天津港土性相关距离的计算研究和统计分析

相关距离是随机场理论应用于实际工程可靠度分析的一个重要参数。根据随机场理论,对土性参数相关距离的计算方法进行了研究和改进,提出求解相关距离的波动函数法和加权拟合相关函数法,使相关距离的计算更加简便易行,且精度有所提高。结合大量工程地质勘察资料,对天津港地区典型土层的垂直向相关距离及水平向相关距离进行了计算和统计,获得相关距离的地区性代表值,可作为此地区实际工程的参考。同时,对取样间距及土性指标对相关距离的影响进行了分析,提出了当取样间距变化时相关距离的确定原则,并指出相关距离是反映土的空间固有变异性的基本属性,由不同土性指标求得的相关距离值基本相同。     

关于土层相关距离计算方法的研究

根据随机场理论,对求解土层相关距离的递推空间法和相关函数法进行比较和探讨,指出两种方法所求得的相关距离值存在偏差的原因,并从理论上证明当样本容量足够大时两种方法的计算结果可以得到统一。对相关函数法作出改进,使其更易于曲线的拟合和参数的确定,最后采用实际工程的勘察测试资料进行了分析计算,验证了由计算公式推导所得的结论在实际工程中也是成立的。     

苏中腹地湖相沉积土层相关距离的统计分析

相关距离是用随机场理论建模土层剖面的一个非常重要的参数,也是利用随机场理论进行岩土工程可靠性分析的关键所在。基于苏中地区某建筑工程原位静力触探测试数据中的锥尖阻力指标,针对粉质黏土层,利用不同取样间距对相关距离进行了统计计算,分析了取样间距对相关距离计算结果的影响及原因,提出了实际应用中基于尺度匹配原则的取样间距确定方法;随后,基于江苏中部某高速公路工程地质勘察所提供的大量原位静力触探测试数据,结合相关距离计算的平均零跨距法、递推空间法和相关函数法,对该区湖相沉积土层土性参数的竖直向和水平向相关距离进行了系统地统计分析。研究成果不仅提供了土性参数相关距离计算过程中取样间距的确定原则,而且获得了相关距离的区域性代表值,为区域性土性参数随机场模型的建立打下坚实的基础,能对苏中地区岩土工程可靠性分析提供参考。     

相关函数法计算相关距离的分析探讨

根据数百个土层土性参数相关距离的计算, 对相关函数法计算相关距离的方法、相关函数型式选择、拟合范围等问题进行了分析探讨。     

空间递推平均法在估计土性指标自相关距离中的应用

像许多土层一样,黏性土层的土性参数也具有空间变异性。土性参数的空间变异性主要是由沉积和成岩等地质作用和环境因素导致的,而相关距离的确定是分析土性参数空间变异性的关键。为了分析天津南疆港地区土层参数的空间变异性,对确定土性参数相关距离的空间递推平均法及其改进方法进行了汇总分析,并结合地质勘查资料,运用改进的空间递推平均法对天津港地区典型土层的垂直相关距离进行了统计分析,得到了典型土层地区性代表值,对该地区岩土工程的可靠度分析及勘探点位的选取具有重要的指导意义。此外,还结合工程实例讨论了相关距离的贝叶斯估值法,贝叶斯估值法比直接取平均值确定自相关距离的方法更为可靠、合理,应用贝叶斯定理对天津港南疆石化码头淤泥及淤泥质黏土层的自相关距离进行估值,为今后该地区的取样间距选择提供参考,也为可靠度理论在该地区岩土工程中的应用提供有价值的参数。     

基于隶属函数选取的岩土工程模糊可靠度分析

目前岩土工程中模糊可靠度计算时隶属函数的选取还没有一个统一标准,针对这种现状进行研究,选取了三种具有代表性的隶属函数,并将其分别应用于岩土工程中的两种典型结构:地下连续墙和挡土墙,通过模糊可靠度的计算以及比较分析,得出如何选取优化隶属函数的有益结论,对工程应用具有实际的指导意义。     

静力触探参数自相关距离确定方法与影响因素分析

在岩土工程可靠性分析中,土性参数空间变异性的分析至关重要,其中土体的固有变异性可以通过随机场理论获取方差折减函数和自相关距离值进行分析。基于天津临港静力触探试验(CPT)得到的锥尖阻力,对波动函数法确定自相关距离过程中所遇到的问题进行深入研究,并分析了去趋势化方法、取样间距、取样范围等影响自相关距离的因素。结合空间递推平均法的改进方法,首次对应用波动函数法确定自相关距离时出现的多个峰值的选择开展分析,结果表明对于所分析场地的地层静力触探数据而言,应选取波动函数曲线中第一个峰值作为该土层的自相关距离值。通过去趋势化后的随机分量统计特性及对应自相关距离计算结果的对比发现,去趋势化方法要依实际情况而定,并不是所有情况都可以使用线性去趋势化方法,建议最高选用二次非线性拟合结果对原始数据去趋势化;当取样范围较大,即触探孔数量较多时自相关距离随取样间距的增大而增大。分析还表明,对于同样的样本间距,随着触探孔数量的增加,自相关距离是逐渐减小的,但这种差距随着取样间距的增大而逐渐缩小。     

用相关函数法求静探曲线相关距离的讨论

通过南水北调工程中一百余条静探曲线的相关距离研究,对用相关函数法求静探曲线相关距离过程中所出现的各种问题,如计算方法的选择、异常数据的影响、样本容量的选取等进行了分析。     

岩土工程可靠度分析中方差折减函数确定的一般规律

将可靠度理论应用于岩土工程稳定性分析过程中,即使是已证明安全的工程所得到的边坡或地基的失效概率通常较大,导致这一现象的原因是估算的方差偏大。计算土性指标的试验数据仅表征了该试验点的特征,而不是空间平均特征。在随机场理论应用于岩土工程可靠度分析的过程中,方差折减函数是将点特性过渡为空间平均特性的必要参数。首次对闫澍旺等提出的完全不相关距离理论中完全不相关距离的确定方法进行改进,不但理论上有所突破,而且计算方法更为简洁。对折减函数值的确定过程进行了分析,得到了用完全不相关距离方法确定折减函数的一般规律。     

基于互相关函数的单孔法波速测试优化算法

土的剪切波速是岩土工程领域的一个重要参数。建筑场地类别划分、地基饱和砂土液化判别、地震反应分析等都依赖于剪切波速,由于其重要性,对它的测定技术和精确程度应重点研究。针对工程中广泛采用的单孔法剪切波速测试,提出了一种基于互相关函数计算土层剪切波速的优化算法。克服了传统数据处理方法中经常遇到的负波速、波速数值明显过大或过小和同一土层各测点波速差别较大等4种不合理因素,提高了数据分析的精度和效率。     

相关距离分析与勘察钻孔取样间距的合理确定

在场地岩土工程勘察中,为使所取土样之间满足数据独立性的要求,本文提出应使钻孔取样间距等于土的相关距离,这样能真实、准确地反映地基土的特性。根据Vanmarcke提出的随机场模型,结合数理统计和随机过程理论,采用递推平均法计算得到土的相关距离,其计算数据来自现场静力触探试验。     

强夯处理碎石回填土地基相关性试验研究

在高填方地基强夯处理过程中检测与评价强夯质量是整个工程中非常重要的一部分。对某1 000 kV特高压变电站工程高填方碎石土回填强夯地基,从理论和实践的角度出发,研究瑞利波（RWT）、动力触探（DPT）和静载荷（PLT）各试验结果的相关性,表明瑞利波和动力触探试验结果可以验证静载荷试验结果。前两者可作为强夯地基检测的间接手段,适当减少费用昂贵、历时较长的静载荷试验,节省工程造价和加快工程进度。由试验结果拟合出各试验结果之间的数学表达式表明,剪切波速和地基承载力特征值近似服从幂函数相关,与变形模量和超重型动力触探击数近似服从指数函数相关,可推测出强夯地基有效加固深度和其他地基土力学参数。根据强夯有效加固深度实测结果,提出基于梅拉公式计算结果的修正系数在0.24~0.27之间,其结果可供类似工程的设计及施工参考。     

Standard cumulative semivariograms of stationary stochastic processes and regional correlation

The standard cumulative semivariograms (SCS), obtained analytically from the currently employed stationary stochastic processes, provide a basis for the model identification and its parameter as well as regional correlation estimations. The analytical solutions for different stationary stochastic processes such as independent (IP), moving average (MA), autoregressive (AR), and autoregressive integrated moving average ARIMA (1,0,1) processes give rise to different types of SCSs which can be expressed in terms of the autocorrelation structure parameters only. The SCSs of independent and MA processes appear as linear trends whereas other type of processes have SCSs which are nonlinear for short distances but become linear at large distances. Irrespective of the stationary stochastic process type the linear portions of SCSs have unit slopes. The vertical distance between these linear portions and that of the IP cumulative semivariogram (CS), provide an indicator for measuring the regional correlation. In the case of stationary processes, the straight line portions of any CS are parallel to each other. Hence, it is possible to identify the model from the sample CS. Finally, necessary procedures are provided for the model parameters estimation. The methodology developed, herein, is applied to some hydrochemical ions in the groundwater of the Wasia aquifer in central part of Kingdom of Saudi Arabia.     

基于相关函数理论的动模量和阻尼比计算新方法

基于相关函数理论,提出一种新的计算动三轴试验动模量和阻尼比的方法。假设土体为黏弹性体,采用自相关函数分析应力、应变波形的平均幅值,进而计算动模量;采用互相关函数分析应变滞后于应力时程波形的相位差,进而计算阻尼比。利用饱和珊瑚砂、南京细砂和原状粉质黏土的不排水应变控制分级循环加载试验数据,分析结果表明：动模量和阻尼比计算的相关函数法对不同土样具有普适性;应变幅值小于1×10?4时,相关函数法计算动模量及阻尼比的精度明显优于传统的滞回圈法;应变幅值大于1×10?3时,土体呈现强非线性特性,应力-应变滞回圈不对称,相关函数法计算的阻尼更为可靠。     

Spatial variation of cone tip resistance for the clay site at Texas A&M University

The cone tip resistance data available for the clay site at Texas A&M University, USA (one of the National Geotechnical Experimentation Sites) are used to show how the spatial variation of a soil property can be quantified. It is suggested that the first step in quantifying the spatial variation of a soil property should be the identification or selection of the statistically homogeneous soil layers. A new simple procedure is suggested to identify statistically homogeneous layers in a soil profile. Through examples it is shown that the procedure works extremely well in identifying the statistically homogeneous layers. For the chosen statistically homogeneous layers, the spatial variation of cone tip resistance with depth is quantified in terms of a constant mean or a mean trend, variance/standard deviation/coefficient of variation or a variance around the mean trend, and a correlation or variogram function. Correlation distances in the depth direction were found to be between 0.1 and 0.5m for the two soil layers investigated. It was shown that the correlation distance decreases in the presence of a global mean trend for the soil property. In such cases, it is important to note that a part of the correlation is automatically included in the mean trend function.     

计算相关距离的神经网络方法

通过对GRNN网络分析, 导出了网络参数spread与平方指数相关函数参数r0之间的关系, 提出了基于GRNN的计算相关距离和拟合相关曲线的方法。研究表明,在最优spread参数条件下GRNN网络能够较为准确地映射实测土性曲线的变化特征,反映土性空间的相关特征。