各向异性随机场下的边坡模糊随机可靠度分析

土性参数具有很大的空间变异性,且在水平方向和垂直方向上差异显著。基于随机变量模型的传统边坡模糊随机可靠度分析方法并未对此进行考虑。提出一种能合理考虑土性参数空间变异性的边坡模糊随机可靠度分析方法。首先,视黏聚力和内摩擦角的均值为正态模糊数,对其取不同的λ截集水平并在各截集水平上进行参数组合。其次,利用各向异性随机场模拟土性参数的空间变异性,将有限元法和Monte–Carlo模拟相结合,计算各参数组合对应的可靠度指标。再通过数学方法得到边坡在各截集水平上的可靠度指标。最后,运用加权平均法计算边坡的模糊随机可靠度指标。算例分析表明:与水平方向的空间变异性相比,垂直方向的空间变异性对边坡模糊随机可靠度的影响更为显著;不考虑土性参数的空间变异性在一般情况下会低估边坡的模糊随机可靠度指标,但在抗剪强度参数变异性较大时,反而可能会高估边坡的模糊随机可靠度指标;此外,黏聚力与内摩擦角之间的相关性对边坡失效概率的影响趋势基本不受土性参数空间变异性的干扰。     

花岗岩残积土边坡稳定性可靠度分析

运用工程上广泛采用的简化Bishop法建立极限状态方程，考虑容重、粘聚力和内摩擦角为随机变量，利用简洁实用的优化方法求解边坡的可靠度指标，并利用Excel中的规划求解工具进行求解，避免了正交变换和极限状态方程求偏导数的问题。针对福建省花岗岩砂质粘性土边坡进行可靠度分析，比较土性参数不相关与相关情况下的研究结果，说明边坡可靠度不仅与土体参数均值有关，而且与其变异系数和相关性有关，且变量的相关性对可靠度有较大影响。因此，边坡用传统安全系数法分析是稳定时，也存在失稳的可能。     

综合内摩擦角的变异性探讨

以概率统计为基础的可靠性理论在岩土工程支挡结构方面的应用是当前研究的领域之一。岩土工程的可靠指标计算是与土性参数的变异性息息相关,文中引进一种计算综合内摩擦角变异系数的方法,可为支挡结构可靠度规范修订作一参考。     

设垃圾坝填埋场平移破坏可靠度分析

在考虑垃圾土物理力学参数随机性的条件下,研究设垃圾坝垃圾填埋场抵抗平移破坏的稳定性。对设垃圾坝垃圾填埋场采用梯形–三楔体方法和可靠度分析方法,考虑垃圾土重度、内摩擦角及黏聚力作随机变量并且服从独立正态分布,通过一次二阶矩法可以得到垃圾填埋场边坡稳定性的可靠度指标。研究发现,岩土结构可靠度分析广泛要求可靠度指标达到3.0,为了满足这一要求,不同的破坏模式对安全系数的要求不尽相同。综合这2个指标(安全系数和可靠度指标)能够更好地评估设垃圾坝填埋场边坡的稳定性。     

粘性土中土工织物抗拉力可靠度数值模拟计算

本文基于建立的非嵌入摩擦界面模型模拟土与土工织物非连续变形界面效应,分析计算粘性土中土筋聚合板抗拉力设计的可靠性问题,按变形控制土筋板抗拉设计值,极限状态方程建立是根据考虑变形的土筋板抗拉力设计值与考虑土性参数变异性的可能发生值之差来表示的,采用可靠度分析的改进一次二阶矩法（ＡＦＳＯＭ）假定粘性土的重度,粘聚力和内摩擦角为互相独立的随机变量,采用数值方法分析计算上土筋抗拉力的可靠度。     

土钉墙三维稳定极限分析的可靠度计算

本文介绍了应用上限理论建立的土钉墙稳定性评估的三维极限分析模型。将该模型中的三个参数,土粘聚力、内摩擦角及土体与土钉表面极限摩阻力作为随机变量,采用可靠度分析方法,计算土钉墙失稳概率。通过在实际工程应用表明,与传统的用安全系数作为评判指标的计算方法相比,该方法具有可真实反映土性变化特征、计算工作量增加不多的优点。     

土钉墙三维稳定极限分析的可靠度计算

本文介绍了应用上限理论建立的土钉墙稳定性评估的三维极限分析模型。将该模型中的三个参数，土粘聚力、内摩擦角及土体与土钉表面极限摩阻力作为随机变量，采用可靠度分析方法，计算土钉墙失稳概率。通过在实际工程应用表明，与传统的用安全系数作为评判指标的计算方法相比，该方法具有可真实反映土性变化特征、计算工作量增加不多的优点。     

随机场理论在抗剪强度指标统计中的应用

 根据土力学关于地基承载力等课题的基本假定,土的抗剪强度指标是描述均匀土体平均强度趋势的参数,统计时应计算其一定空间范围的均值及其均值方差,因而有必要将随机场理论引入抗剪强度指标的统计方法,并考虑土性指标的自相关性及互相关性。以抗剪强度指标的传统统计方法为基础,结合随机场理论,提出抗剪强度指标的随机场统计方法,在抗剪强度指标统计时既考虑单个指标的自相关性,又考虑指标之间的互相关性;并且不必分别研究c,tanj 的自相关函数及互相关函数,而是通过回归直接得到其均值方差,使计算大为简化。最后,通过天津新港的工程算例,进一步说明用此统计方法得到的可靠度指标与工程的实际安全程度相对应,且较传统的统计方法更为合理。     

基于土拱效应的墙背非极限主动土压力

根据平移模式下的微元滑裂体水平面上的剪力为零的条件和土拱效应,获得受填土内摩擦角和墙土摩擦角影响的非极限滑裂面倾角和非极限主动土压力系数,其中,非极限填土内摩擦角和墙土摩擦角是墙体位移的函数。根据非极限水平微元滑裂体的静力平衡,得到平移模式下考虑土拱效应和位移影响的非极限主动土压力计算式。参数影响分析表明:非极限滑裂面倾角和非极限主动土压力系数均随非极限墙土摩擦角的增大而增大;非极限主动土压力系数和非极限主动土压力均随侧向位移比的增大而减小;非极限主动土压力分别随着非极限填土内摩擦角、非极限墙土摩擦角的增大而减小。理论值及试验值的对比结果显示:相较于其他方法,本文方法的非极限主动土压力理论值与试验值吻合更好。     

地震作用下临水加筋挡墙的加筋条拉力系数计算

为了完善支挡结构的抗震稳定性计算方法,基于拟静力法和水平层分析法,以部分浸水条件下的临水加筋土挡墙为研究对象,考虑填土中存在直线型和折线型2种滑裂面形式,推导地震作用下加筋条拉力系数的计算表达式。该法根据填土的渗透性差异分为水土分算和水土合算2种情况,包含了水平地震惯性力、竖向地震惯性力、地震超静孔压以及动水压力的影响。相比于干填土情况,浸水条件会显著增大加筋土挡墙的加筋条拉力,在工程设计中需要合理考虑其影响。参数分析表明,直线型滑裂面的加筋条拉力系数大于折线型滑裂面的结果;水土分算的系数大于水土合算的系数;地震超静孔压和浸水水位高度对加筋条拉力系数有显著的增大作用,其增大幅度与滑裂面的形式和水土压力的计算模式有关;填土内摩擦角和墙土外摩擦角对拉力系数都有减小作用,但内摩擦角的影响幅度更明显。     

挡土墙土压力非线性分布的计算方法研究

基于数学方法对斜单元体进行力和力矩的平衡分析, 得到了墙背粗糙且填土坡面倾斜情况下的土压力解析解, 并进一步分析了填土坡面倾角对土压力的影响。对比分析表明: 经典朗肯土压力理论可看作是解析解在墙背光滑、填土坡面水平情况下的特例; 在填土内摩擦角一定时, 挡土墙墙后滑动楔体的极限破裂角随着填土坡面倾角或墙土之间摩擦角的增大而减小。基于解析解得到的土压力分布呈现明显的非线性特征, 且在填土面水平情况下挡土墙墙脚处的土压力为0, 这与实测数据取得了很好的一致。分析还表明, 随着填土坡面倾角的增大, 墙脚处的土压     

加筋土挡土墙水平位移研究

视加筋土挡土墙为一粘结重力式挡土墙来考虑,受到墙后土压力作用时会产生水平位移,其大小是加筋土挡土墙墙面水平位移的重要组成部分。本文将加筋土挡土墙墙体等效成各向异性的弹性体,视为L宽度的悬臂梁,当受到墙背水平土压力三角形荷载作用时,分别计算纯弯曲和纯剪切两种情况下的水平位移。通过理论计算与工程实例测试结果比较,验证了该方法的正确性。     

复合双层地基的极限承载力计算

根据极限平衡理论 ,假定了复合双层地基滑移线形状 ,并由此推导了其极限承载力计算方法。通过和太沙基承载力公式进行的对比计算发现 :当内摩擦角较小时 ,两种方法计算结果相近 ,但随着内摩擦角的增大 ,作为半经验公式的太沙基理论出现了一定的偏差 ;粘聚力、容重对极限承载力的影响远小于内摩擦角的影响。文中最后分别用复合双层地基和双层地基极限承载力公式进行了实例计算 ,结果显示忽略下卧层土体的内摩擦角会使得计算结果过于保守。     

Estimation of seismic active earth pressure on reinforced retaining wall using lower bound limit analysis and modified pseudo-dynamic method

Present study estimates seismic active earth pressure on the reinforced retaining wall by combining the lower bound finite element limit analysis and the modified Pseudo-dynamic method. A series of parametric analyses are performed by varying seismic acceleration coefficient, time period of seismic loading, soil friction and dilation angles, reinforcement spacing, length of reinforcement, soil-reinforcement interface, damping ratio of soil, soil-wall interface, wall inclination, and ground inclination. Maximum active earth pressure is exerted when natural time period of reinforced soil matches with the time period of an earthquake. Reinforcement is found to be effective in terms of reducing active earth pressure significantly on the wall subjected to seismic loading. Effectiveness of reinforcement depends upon two factors, namely vertical spacing and soil-reinforcement interface friction angle. For relatively smaller reinforcement spacing, soil-reinforcement behaves like a composite block, which helps to constraint stresses within a small area behind the wall. Maximum tensile resistance is developed when fully rough interface condition is assumed between soil and reinforcement layer. Failure patterns are provided to understand the behaviour of reinforced retaining wall under different time of seismic loading.     

地震作用下饱和回填砂土重力式挡土结构滑动与转动位移分析

 预测地震作用下重力式挡土结构的位移是基于位移抗震设计方法的关键。基于Newmark滑动理论、超孔隙水压力应力模型和累积损伤原理,建立饱和回填砂土中超孔压比时程计算模型,以及墙体滑动和转动临界加速度时程计算模型。基于所建立的模型,提出用于计算饱和回填砂土重力式挡土结构滑动和转动位移的计算方法。采用该方法,分析土体参数和地震动参数对墙体滑动及转动位移的影响,并对墙体滑动与转动的耦合作用进行研究。结果表明,填土不发生液化的情况下,滑动位移对土体相对密度和墙体与地基土间的摩擦角十分敏感;转动位移对输入地震的震级、水平加速度和竖向加速度、填土的内摩擦角、墙背摩擦角和相对密度均较为敏感。超孔隙水压力对墙体滑动和转动位移的影响不可忽视。在地震作用下墙体与墙后填土破坏土楔体共同运动的假设条件下,墙体滑动与墙体转动相互抑制。     

深基坑边坡土钉支护稳定性的可靠度分析

对土坡分析中较为经典的圆弧滑动法进行改进,使其可以同时考虑土钉的拔出破坏和强度破坏两种破坏形式。鉴于传统确定性方法的局限性,综合考虑了土钉与土体之间的界面摩阻力强度值,以及土体强度参数的不确定性,经过对各参数及参数间关系的处理,对土钉支护结构的内部稳定进行了可靠度分析,推导出可靠度的计算公式,最后通过具体实例验证了该法,为土钉支护的设计由传统的安全系数法向更为经济、科学的分项安全系数法转变提供参考和依据。     

地震作用下挡土墙抗倾覆稳定安全系数研究

基于拟动力法,考虑墙背面和填土面倾斜的工况,推导出挡土墙在地震作用下的抗倾覆稳定安全系数的计算表达式。数值算例结果表明,稳定安全系数随着填土内摩擦角、墙土外摩擦角和墙背面倾角的增大而增大,随地震放大系数、水平加速度影响系数和填土面倾角的增大而减小。其中,只有在地震作用较大时,放大系数的影响才逐渐显现,同时,摩擦角的影响却相对减弱;墙背面倾角和填土面倾角不同时,稳定系数随地震作用的变化趋势基本一致。通过对比2种计算方法的结果可知,拟动力法由于考虑了地震周期和地震波效应的影响,计算得到的稳定安全系数比拟静力法大。     

Trivariate analysis of soil ranking-correlated characteristics and its application to probabilistic stability assessments in geotechnical engineering problems

An important issue in the probabilistic prediction modelling of multivariate soil properties (usually including cohesion, friction angle, and unit weight) is the measurement of dependence structure among these properties. The use of Pearson's correlation as a dependence measure has several pitfalls; therefore, it may not be appropriate to use probabilistic prediction models in geotechnical engineering problems based on this correlation. As an alternative, a copula-based methodology for prediction modelling and an algorithm to simulate multivariate soil data are proposed.In this method, all different random variables are transformed to a rank/uniform domain in order to form a copula function by applying cumulative distribution function transformations. The technique of copulas, representing a promising alternative for solving multivariate problems to describe their dependence structure by a ranked correlation coefficient, is highlighted. Two existing observed soil data sets from river banks are used to fit a trivariate normal copula and a trivariate fully nested Frank copula. The ranking correlation coefficient Kendall's τ and the copula model parameters are estimated. The goodness-of-fit test to choose the best-fitting model is discussed.A series of triplet samples (i.e., cohesion, friction angle, and unit weight) simulated from the trivariate normal copula with flexible marginal distributions are used as input parameters to evaluate the uncertainties of soil properties and to define their correlations. The influence of the cross-correlation of these soil properties on reliability-based geotechnical design is demonstrated with two simple geotechnical problems: (a) the bearing capacity of a shallow foundation resting on a clayey soil and (b) the stability of a cohesive-frictional soil in a planar slope. The sensitivity analysis of their correlations of random variables on the influence of the reliability index provides a better insight into the role of the dependence structure in the reliability assessment of geotechnical engineering problems.     

基坑坑底抗隆起稳定性影响因素分析

基坑工程的坑底抗隆起影响因素众多,且各因素对坑底稳定性的影响程度存在较大差异,设计中明确各因素的影响程度对保证基坑安全具有重要意义。考虑土体横观各向同性特征,推导了坑底抗隆起计算公式,并就土体参数和支护结构参数变化对基坑坑底稳定性的影响程度进行了探讨。研究结果表明:增大内聚力c、内摩擦角φ和墙体插入比或减小土体重度γ、最下层内支撑高度和地面超载以及进行坑底加固均能提高基坑抗隆起稳定性。当土体重度γ较小、内聚力c较大、内摩擦角φ较小、墙体插入比较小、最下层内支撑高度较大、地面超载较大时,应尤其注意土体横观各向同性特征的影响。