二维联合概率密度函数构造方法及结构并联系统可靠度分析

该文目的在于研究二维联合概率密度函数构造方法对结构系统可靠度的影响规律。首先简要介绍了2种构造联合分布函数的近似方法：基于Pearson相关系数的近似方法P和基于Spearman相关系数的近似方法S。提出了基于直接积分方法的并联系统失效概率计算方法。算例结果表明2种近似方法计算的系统失效概率误差取决于系统失效概率的大小、功能函数的形式以及功能函数间相关程度。系统失效概率越小,近似方法计算的系统失效概率误差越大。当系统失效概率小于10?3量级时,近似方法计算的系统失效概率误差较大,工程应用中应该引起足够的重视。功能函数间负相关时近似方法的误差明显大于功能函数间正相关时的误差。此外,系统失效概率误差并不是随着功能函数间相关性的增加而单调增加。     

求解无压渗流场的一种新方法

针对现有几种固定网格法的缺陷。本文提出了加密单元高斯点的方法，调整穿越自由面的单元渗透矩阵，迭代求解无压渗流场。文中介绍了加密高斯点法基本原理、逸出面的处理及渗透体积力的计算等问题，还提供了一个船闸边坡三维渗流场分析的实例。     

基于v-SVR算法的边坡稳定性预测

提出基于一种改进支持向量机算法(v-SVR)的边坡稳定性预测方法，直接利用边坡的特征参数快速预测边坡稳定性。为解决算法中模型选择困难的问题，用留一法设计预测模型，用网格搜索法搜索最优参数。留一法可以避免传统方法中根据经验确定预测模型的缺点，较为客观地获取合适的预测模型。网格搜索法可以保证搜索到合适的参数。计算结果显示，联合运用这两种方法可以获得合适的预测模型。利用该预测模型对82个圆弧破坏边坡实例中的71个实例进行学习，对另外11个实例进行推广预测，取得了较好的效果，其预测精度明显优于一种改进BP神经网络算法和常规SVR算法，与GA-BP神经网络算法相近。在此基础上，提出基于v-SVR算法的边坡设计方法，能够快速、准确的获取不同方案下的边坡安全系数，评价其稳定性，为选择经济合理的边坡设计方案提供决策依据。     

岩体结构面HM耦合分析的界面层模型

结构面对岩体力学性质、渗透特性及水力(HM)耦合过程起控制作用,其变形、渗流及HM耦合机制是岩体多场耦合研究的关键科学问题.从岩体HM耦合分析的角度,将结构面概化为界面层,采用张开度、刚度或Lame常数等参数表征界面层的几何特征及物理力学特性,研究界面层在法向应力作用下的闭合变形特性、压剪作用下的剪胀与剪缩演化规律以及变形与渗流耦合特性,建立考虑弹性、弹塑性及峰后力学特性的界面层变形模型,推导能考虑HM耦合效应的渗流广义立方定理及非饱和渗流模型.研究表明,基于界面层的结构面变形、渗流及HM耦合模型可以得到试验验证,模型参数可以通过简单的试验获得.采用界面层模型进行HM耦合研究使得变形与渗流分析建立在相同的物理模型基础上,有利于更好地揭示岩体HM耦合机制,提高多场耦合分析的可靠性.界面层模型不仅可应用于不连续介质的HM耦合分析,也可用于等效连续介质的HM耦合分析.     

裂隙岩体渗透张量计算及其表征单元体积初步研究

基于三维节理网络模拟技术,应用渗流能量叠加原理,推导节理岩体渗透张量的理论计算公式,在此基础上提出裂隙岩体渗透表征单元体积的确定方法。该方法考虑空间节理的具体分布和连通情况,同时根据节理的开度变化和立方定理又可分析应力场对渗透张量的影响,可方便、有效地进行裂隙岩体渗透特性的分析。随后讨论节理迹长、间距、开度、产状和组数等结构面几何特征对岩体渗透特性及表征单元体积的影响。最后采用上述方法,以拉西瓦水电站右岸岩体为例,计算工程岩体的渗透张量,并分析渗透表征单元体积大小及地应力对其渗透特性的影响。研究结果在工程设计中具有应用价值。     

Macro mechanical parameters’ size effect of surrounding rock of Shuibuya project’s underground power station

Introduction[1] Situated in the Badong County of Hubei Province, Shuibuya Project is a large project mainly used to generate electricity as well as prevent or control flood and facilitate shipping etc. The project has four gen- erators, the capacity of which is 400 MW and the total capacity is 1 600 MW. Power station lies on the right side of the Qingjiang River, from the top to the bottom the workshop’s strata are composed of Maokou for- mation ( P1m), the first 15 sections of Xixia fo…     

基于Copula函数的抗剪强度参数间相关性模拟及边坡可靠度分析

为了研究表征抗剪强度参数间相关性的Copula函数对边坡可靠度的影响规律,简要介绍了Copula函数的基本定义,收集了水利水电工程中4组岩基抗剪强度参数试验数据,采用AIC准则识别出表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数。提出了无限边坡失效概率计算的直接积分方法,以无限边坡可靠度问题为例系统地研究了Copula函数的类型对边坡可靠度的影响规律。结果表明：表征抗剪强度参数间相关性的Copula函数类型对边坡可靠度具有重要的影响,不同Copula函数计算的边坡失效概率具有明显的差别,这种差别随边坡安全系数的增加（或失效概率的减小）而增加、随抗剪强度参数间负相关性的增强而增大、随变异系数的减小而增大。常用的Gaussian Copula函数并不是表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数,Gaussian Copula函数构造抗剪强度参数的联合概率分布函数将会明显低估边坡的失效概率,不能为了计算简便而盲目采用Gaussian Copula函数表征抗剪强度参数间相关性。     

基于灌浆前、后波速变化的岩体固结灌浆效果分析

 基于20多个大型水利水电工程固结灌浆检测资料,分别对断层破碎带、风化及开挖影响区等不同条件岩体固结灌浆前、后波速的变化进行分析,建立固结灌浆后岩体波速提高率与灌浆前岩体波速之间的关系。同时,对波速变化与变形参数之间的关系进行探讨,并与瀑布沟水电站进水塔基础固结灌浆试验结果进行比较。结果表明：待灌浆岩体自身的可灌性是固结效果的决定性因素;不同工程条件岩体具有相对应的波速提高率范围,置信水平为95%条件下,断层破碎带、风化岩体和开挖影响区岩体波速提高率范围分别为14%～38%,10%～25%和6%～16%;波速提高率与灌浆前岩体波速之间的关系可以用来对岩体固结灌浆效果进行预测。     

考虑时效特性的锚固岩质边坡变形可靠度分析

 提出基于非侵入式随机有限元法的岩质边坡变形可靠度分析方法。建立考虑腐蚀效应的锚杆锚固力随服役时间变化模型。给出边坡变形可靠度分析非侵入式随机有限元法的计算步骤。研究锚固边坡变形失效概率与最大允许变形值之间的关系,并基于参数敏感性分析提出边坡最大允许变形取值方法。以锚固岩质边坡为例,证明所提方法的有效性。结果表明：非侵入式随机有限元方法为考虑时效特性的边坡变形可靠度分析提供一条有效的途径。随着锚杆服役时间增加,锚杆腐蚀作用对锚固边坡变形可靠度的影响越明显。考虑时效特性的边坡变形失效概率常用对数 与边坡最大允许变形值间存在近似线性关系,而且随着边坡可靠度水平增加,该线性关系表现得越明显。     

基于非稳定渗流过程的岩体渗透特性反演分析

 考虑岩土体渗流场在工程施工及运行过程中的动态特征,依据水头和流量2类测点的实测时间序列数据,建立基于正交设计、非稳定渗流正分析、BP神经网络和遗传算法相结合的非稳定渗流场反演分析方法,在一定程度上体现了多目标优化、全过程反演的特点,较好地解决了岩体渗透系数反分析的唯一性与可靠性问题。为了避免在反问题中由于利用水头和流量2种类型观测资料所带来的量纲问题,将水头和流量时间序列数据误差项归一化后构造量纲一化的目标函数,并在目标函数中引入权系数w,从而避免寻优时某一类型观测信息占优。针对长河坝水电站基坑施工期涌水问题,根据施工期各渗压计、基坑渗漏量实测时间序列资料和上游河水变化过程曲线,采用上述方法反演了坝基岩土体的渗透系数。反演分析结果表明：渗压、流量测点的实测和计算时间序列数据吻合较好,反演给出的各岩土体渗透系数与现场钻孔压水试验得到的岩体渗透特性分级相符,从而论证了该反演分析方法的可行性和反演结果的可靠性。研究结果为进一步评价大坝正常蓄水后坝基防渗体系的有效性提供了依据。