边坡模糊随机可靠性分析的模糊点估计法

在统计矩点估计法和模糊随机理论的基础之上,提出边坡工程模糊随机可靠性分析的模糊点估计法,将边坡稳定性极限状态方程由模糊随机集向普通随机集转化,然后利用点估计法求解边坡的可靠度指标。鉴于岩土体物理力学参数的近似分布类型,采用区别于梯形模糊数的正态模糊数对随机变量进行模糊随机化处理,使其更趋近于物理力学参数的近似分布类型。该方法考虑了各个力学参数的模糊性,计算结果更能反映边坡的真实工作状态。算例分析结果表明,该法使用简便,计算效率高,结果可靠,避免了传统分析方法的缺点,对复杂边坡或者功能函数为隐式表达的边坡工程可靠性分析具有很大的潜力,为边坡可靠性分析提供了一条新的途径,具有广泛的应用前景。     

边坡稳定分析的神经网络改进模糊点估计法

边坡稳定性分析中,模糊点估计法能同时考虑模糊不确定性和随机不确定性因素。针对传统模糊点估计法计算工作量大的缺点,提出一种神经网络改进模糊点估计法。利用拉丁超立方抽样法和径向基函数神经网络（RBF）建立边坡安全系数的预测模型;对黏聚力和内摩擦角等模糊随机变量取λ截集,并在各截集水平对参数进行组合;利用建立的预测模型对各参数组合的安全系数进行预测;最后由统计矩点估计法计算边坡的可靠度指标。实例分析表明：改进模糊点估计法使用方便、结果可靠,且能通过增加λ截集水平的数目来提高计算精度。对于含有2～4个模糊随机变量的边坡,采用改进模糊点估计法计算可靠度时λ截集水平的数目可近似取25。     

基于GH-B准则的节理边坡模糊破坏概率研究

广义Hoek-Brown (GH-B)强度准则作为估计完整岩石或节理岩体剪切强度的半经验准则,已成为岩体强度预测及数值计算领域中应用最广的准则之一.经验公式中涉及3个与岩体特性有关的材料参数mb、s和a,实际应用中还不能直接对这3个参数进行精确取值,只能通过中间变量推导或结合地质经验来确定.为尽可能大地消除因用H-B经验公式的中间变量推导带来的累积误差,消除边坡稳定性评价结果的偏差,本文提出了从基本随机变量着手,考虑基本变量的模糊性和随机性,通过模糊随机可靠性理论来综合分析评价边坡潜在破坏概率和风险程度的方法.首先从决定GH-B经验公式的4个基本参数GSI、σci、mi和D出发,采用模糊数对随机变量进行模糊化处理,然后引入到H-B经验公式中去,利用修正的模糊点估计方法将节理边坡的稳定极限方程由模糊集向普通随机集转化,求解边坡的模糊破坏概率.     

随机-模糊统计方法在岩土特征参数指标统计中的应用

岩土工程中的随机-模糊统计方法用模糊理论准确表达了岩土材料的空间变异性。针对随机-模糊方法权重系数的取值进行了讨论,研究了“参照点”在随机-模糊方法的意义,指出了“参照点”与核点无限接近时的最大隶属度才是所要求的正确结果,并根据模糊随机原理提出了直接迭代求解目标函数的流程。采用建议方法对某核电岩土工程中的参数进行了计算,获得了取不同“参照点”时各样本的隶属度曲线以及“参照点”向核点逐步逼近的过程曲线。结果表明,隶属度函数采用指数函数是合理的,样本隶属度分布形态为窄域“正态”分布。所得结论可为随机-模糊统计方法在岩土工程中的应用提供基本理论依据。     

弹性介质边坡模糊有限元方法研究

针对弹性介质体边坡内存在的模糊特性,从弹性力学的基本方程式入手,应用模糊运算法则、模糊积分和模糊微分等方法,推导了弹性力学几何方程、物理方程和平衡方程的模糊表达形式。利用最小模糊位能原理,建立了考虑多参数模糊性的模糊有限元控制方程。数值算例表明,弹性介质体边坡考虑模糊特性影响的情况下的分析成果,能更全面地反映出计算参数模糊特性变化引起的边坡内力和位移的改变情况。     

模糊数学在边坡稳定分析中的应用

边坡稳定性分析是一个非常复杂的不确定问题,其不确定性主要有两种：随机不确定和模糊不确定。实践证明,模糊不确定是比随机不确定更为深刻的不确定性。综述了模糊数学在边坡稳定性分析中的应用,重点阐述了模糊综合评判、模糊参数非概率稳定性分析和模糊随机可靠度的原理、特点及研究现状。针对模糊理论和边坡稳定自身的特点及其研究现状,对模糊数学在边坡稳定性分析应用中存在的问题及未来的发展方向进行了分析,以期为相关研究提供有益借鉴。     

土方开挖粘塑性模糊随机损伤机理研究

以基坑工程为例分析了开挖损伤演变的模糊随机性并建立了广义非确定性空间O：Б（s,f）。提出了初始损伤有效张量的概念模型,在“损伤源汇”概念基础上提出了模糊衰减模型,构造了粘塑性模糊随机损伤增量方程并实现了基坑开挖过程的模糊随机损伤模拟。在线性算子基础上提出了模糊随机损伤矢量极限值{Ωu},进而建立了以损伤有效张量为基础的粘塑性模糊随机损伤本构模型及粘塑性非线性模糊随机数值方法。在粘塑性模糊随机损伤有限元基础上建立了粘塑性模糊随机损伤变化率方程,实现了对基坑开挖过程中模糊随机损伤演变发展的全面模拟,完成了模糊随机卸荷损伤模型的构建。     

边坡稳定模糊随机可靠度分析

考虑边坡稳定评价中存在的两种不确定性--模糊性和随机性,以模糊随机变量为基本变量,建立模糊随机功能函数和模糊随机极限方程,得到模糊可靠指标和模糊可靠度。本文给出模糊随机可靠度的计算方法,给出实例并与经典随机可靠度比较,得到更合理的结果。     

模糊随机损伤非线性性态

从损伤形成的宏、微观机理出发揭示了损伤演化的模糊性和随机特征,提出了损伤泛函成立于模糊、随机双层数学覆盖之下进而构建了研究广义损伤泛函的广义非确定空间。提出了非线性损伤发展所依据的初始应力场;基于三种典型模糊损伤分布：降半分布、秋千分布、组合秋千分布,提出了平面应变下服从随机β分布的各向异性初始模糊随机损伤场,并基于初始模糊随机损伤有效张量给出粘-弹-塑性初始损伤应力场的模糊随机数值模型。提出并构造了损伤矢量临界值算法并基于此推导了平面应变条件下的损伤有效张量及模糊随机有效弹性矩阵族;由损伤材料粘-弹-塑性应变率演化通式提出了基于修正Mohr-Coulomb损伤破坏准则的粘-弹-塑性模糊随机损伤本构模型。就土方开挖的损伤增益特征,提出并构造了基于模糊衰减模型的模糊随机损伤增量方程,实现了对粘-弹-塑性模糊随机损伤增量方程卸载模型的全面阐述。考虑场内参数的空间离散及随机变异特征,借助本文提出的非线性模糊随机损伤力学模型,就某典型基坑工程开挖进阶过程中的损伤演变及广义可靠性进行了深入探讨,过程揭示了模糊随机损伤模型可以根据场内结构及材料强度耗散情况随时对损伤分布做出调整,以充分反映材料细观粒子间的凝聚或断裂造成的岩土结构宏观方面硬化-屈服-破坏-重分布-愈合等复杂力学性征,得到的规律性认识对于实现岩土工程全面化、精确化分析研究有重要意义。     

刚性抗滑桩结构锚固深度的模糊随机可靠性分析

刚性抗滑桩结构的主要失稳模式是锚固段内桩侧土体受压失稳。为计算刚性抗滑桩结构的模糊随机可靠性指标和可靠度,首先根据抗滑桩滑面以下桩侧压应力 ?y在两个深度处的极值,分别建立两个极值下刚性抗滑桩锚固深度可靠性分析的结构功能函数。计算时,利用定值法比较两个极值的大小,选择较大的极值所对应的结构功能函数作为待计算的抗滑桩可靠性分析的结构功能函数,然后,考虑抗滑桩结构可靠性分析中的随机性和模糊性,建立模糊随机可靠性分析模型。在一次二阶矩法的基础上,推导出计算模糊随机可靠度的公式,用L-R型模糊数描述随机参数的均值和方差,利用分解定理处理模糊数,得到结构的随机模糊可靠性指标和可靠度。根据上述方法,利用MATLAB程序计算了某刚性抗滑桩,得出了结构的模糊可靠性指标和模糊可靠度,计算结果与安全系数法具有很好的一致性。     

边坡模糊可靠性分析隶属函数取值界限研究

针对岩土参数取值所具有的随机性、模糊性与区间性特征,建议采用隶属函数表征参数取值,分别构造了岩土参数三角形分布、正态分布与拟正态分布隶属函数,并建立了采用隶属函数取值界限表示的不同截集水平岩土参数区间值确定方法,提出分别采用均值加减2.5倍标准差与3倍标准差确定岩土参数三角形分布与拟正态分布隶属函数取值界限,进而以此为基础采用模糊点估计分析方法对工程算例进行分析,结果表明,在截集水平个数为11时,模糊点估计方法所得边坡稳定模糊可靠性指标与蒙特卡洛法所得随机概率可靠性指标精度相当,截集水平个数为9时,评价结果偏安全,建议在工程分析时,截集水平取0.1⁰.9间的9个,该方法计算过程直接简单,计算代价低,更具工程实用性。     

The evaluation of the probability of rock wedge failure using the point estimate method

In a probabilistic analysis of rock slope stability, the Monte Carlo simulation technique has been widely used to evaluate the probability of slope failure. While the Monte Carlo simulation technique has many advantages, the technique requires complete information of the random variables in stability analysis; however, in practice, it is difficult to obtain complete information from a field investigation. The information on random variables is usually limited due to the restraints of sampling numbers. This is why approximation methods have been proposed for reliability analyses. Approximation methods, such as the first-order second-moment method and the point estimate method, require only the mean and standard deviation of the random variable; therefore, it is easy to utilize when the information is limited. Usually, a single closed form of the formula for the evaluation of the factor of safety is needed for an approximation method. However, the commonly used stability analysis method of wedge failure is complicated and cumbersome and does not provide a simple equation for the evaluation of the factor of safety. Consequently, the approximation method is not appropriate for wedge failure. In order to overcome this limitation, a simple equation, which is obtained from the maximum likelihood estimation method for wedge failure, is utilized to calculate the probability of failure. A simple equation for the direct estimation of the safety factors for wedge failure has been empirically derived from failed and stable cases of slope, using the maximum likelihood estimation method. The developed technique has been applied to a practical example, and the results from the developed technique were compared to the results from the Monte Carlo simulation technique.     

泥石流危险度评价的神经网络法

泥石流危险度的评价计算，对于泥石流治理及减灾防灾对策的确定具有重要意义，影响泥石流危险度的因素复杂且具有胡机和模糊特性，而神经网络的性能特征使其能适用于解决非线性的泥石流危险度评价问题，本建立了相应的评价泥石流危险度的神经网络模型，并利用具体的实例对网络进行训练和测试，计算分析表明，网络模型对于评价泥石流危险度有较好的适用性。     

用改进的JC方法分析三维Hoek-Brown准则的可靠度

选用工程中广泛应用的Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ强度准则作为极限状态函数,将方程中的六个变量：即主应力分量σ１、σ２、σ３;岩块单轴抗中度σＣ和岩石参数ｍ,ｓ作为其随机变量,采用改进的ＪＣ方法三岩体经度准则的可靠度指标β。由于三维Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｎ准则方程所表现出来的高次非线性和复杂性,文中利用复合函数求导法则直接针对随机变量求解可靠度指标和相应的验算应值,并进行了参数相关及不同概型情况下三维Ｈｏｅｋ－Ｂ     

岩土工程随机—模糊可靠度的概念和方法

岩体最基本属性之一是其力学性质的随机——模糊性。针对这种情况,本文分析了岩土工程随机可靠度理论面临的问题,提出了岩土工程随机——模糊可靠度的概念和计算方法。这种方法将模糊数学原理引入确定性分析,实现模——精结合,既充分考虑了岩石的客观属性,又满足了对工程稳定性定量评价的需要。     

基于模糊预测对象的证据权方法及其在土地沙漠化评价中的应用

为了使在地理信息系统中被广泛用于点事件预测的证据权方法能对面事件进行评价和预测, 提出了一种新的基于模糊训练层的证据权方法.它是一种更广泛的证据权方法, 与普通证据权方法所不同的是, 它的训练层是模糊集合, 其取值是它的隶属度.通过适当的变换也可以把点训练层转换为模糊集合.因此, 该方法可以对面事件、点事件和线事件进行评价和预测.该方法可以处理训练层和证据层均为模糊集合的情况, 被称为双重模糊证据权方法.作为该方法的一个应用实例, 本文介绍毛乌素沙漠边缘的晋陕蒙地区土地沙漠化评价的应用实例.      

深表土复杂荷载条件立井井壁可靠性的模糊综合评价

分析了影响深表土立井井壁可靠性的因素,并对主要因素进行合理量化,建立了指标体系。在此基础上,利用模糊评价理论,建立了深表土复杂条件下的井壁可靠性模糊评价方法。通过工程实例验证,表明该方法具有较高的实用性和准确性。