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。     

考虑土参数自相关距离影响的单桩可靠性设计方法

在岩土工程设计中，准确地衡量土层参数的空间变异性决定了设计结构的可靠性和经济性，土参数的自相关距离是反映其空间变异性的一个重要指标。目前对于自相关距离与结构可靠性之间的关系的研究还很不完善。本文以单桩可靠性设计为例，选取工程场地的静力触探试验数据，引入随机场理论描述侧摩阻力和锥尖阻力的分布特征，利用递推平均法计算各地基土层侧摩阻力和锥尖阻力的自相关距离，在描述土层侧摩阻力和锥尖阻力的分布特征时考虑了自相关距离的影响，进一步结合蒙特卡洛法计算单桩的可靠指标。结果表明土参数取值考虑自相关距离的影响后，降低了土参数分布的离散程度，计算的单桩可靠指标更高。在保证桩基安全度的前提下，设计结果能够降低工程成本。     

基于静力触探试验及土工参数的黏性土空间变异性研究

自相关距离是进行岩土参数空间变异性分析的重要参数。基于浙江嘉兴某黏性土场地的246组静力触探试验（CPT）及18个钻孔取土室内土工试验,采用平均跨距法、递推空间法、曲线极限法计算了基于侧壁摩阻力fs、锥尖阻力qc和其他土工参数的自相关距离,分析了不同方法、不同参数计算垂直和水平自相关距离的优劣。研究表明：递推空间法的计算结果异常值少且变异系数较小,是研究区场地土体自相关距离的最优计算方法;基于fs、qc算得的自相关距离较为接近,垂直和水平自相关距离分别约为2 m和19 m,但不同土工参数计算得到的结果存在一定的差异。本研究获得了嘉兴黏性土自相关距离的典型值,为土体参数的空间变异性研究提供了基础,对该地区岩土工程的勘探点位布设、随机场的建立及后续可靠度分析具有重要的指导意义。     

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。     

基于微结构模拟的土体自相关距离分析

土体具有显著的空间变异性,描述土体空间变异性的重要指标是自相关距离。提出基于土体微结构模拟的方法来求解土体的自相关距离。在生成土体的微结构数值模型时,对四参数随机生长法（QSGS法）进行改进,考虑土体的粒径分布信息,使得生成的土体微结构更加合理。改进的四参数随机生长法（MQSGS法）所需的输入参数可以结合土体的扫描电镜试验及粒径分析试验获取。基于生成的土体微结构数值模型,即可计算土体的2点自相关函数,再通过曲线拟合即可求解土体的自相关距离。研究表明：与QSGS法相比,采用MQSGS法生成的土体微结构更加符合自然界的真实土体;基于MQSGS法生成的微结构数值模型计算得到的土体自相关距离略小于QSGS法得出的自相关距离。     

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。     

桩前开挖时抗滑桩的随机m法计算研究

本文对桩前土体需要开挖的m法的定值法和可靠度法给出了详细的计算过程和公式。由于滑坡和稳定体常为碎石土和风化的软岩,本文首次提出用旁压试验数据计算得到的m值对相关范围(土性的自相关性)进行研究和计算。随机m法中混凝土的抗力项R在各行业结构设计规范中已成熟应用。而作用效应项S,特别是抗滑桩桩前需要开挖时的情形,需要研究。本文以通常的定值m法为基础,将定值m法的解用显式的幂级数加以表达,对桩前开挖土体情况下的随机m法给出了计算公式和计算过程。     

不同饱和度下膨胀土原位孔内剪切试验及强度响应特征

膨胀土强度随饱和度变化显著,非饱和膨胀土的抗剪强度一直是研究膨胀土工程问题的关键。选取南阳市某高速路沿线边坡膨胀土为研究对象,进行了天然条件下处于不同饱和度状态的膨胀土原位孔内剪切试验,获得了自然条件下膨胀土的抗剪强度随饱和度的变化特征。膨胀土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角随着膨胀土饱和度的增大而逐渐减小。结合现场试验数据和土-水特征曲线,提出了以法向应力、饱和度为变量和以法向应力、基质吸力为变量的两种非饱和膨胀土的抗剪强度计算模型,并结合试验数据对计算模型的适用性进行了验证。与之前常用的非饱和土抗剪强度计算模型相比较,提出的两种计算模型所需的拟合参数少,适用于更宽吸力范围、不同法向应力条件下非饱和膨胀土抗剪强度的计算,且结果更为准确。     

基坑降水引起地面沉降计算方法研究

论述了基坑降水引起粘性土地基沉降计算理论公式应以给水度 (μ)进行修正的原因 ,提出了基坑边不同距离的建筑物及其不同部位沉降计算的具体方法和相应的理论公式     

西安黄土土性相关距离的统计分布特性研究

土性指标概率模型参数的确定是进行岩土工程可靠度分析和设计的基础。为了更好地推行岩土工程可靠度设计,应该首先建立地区土性参数的概率模型。作为反映土性指标自相关特性的相关距离,研究其区域分布特性,建立其概率分布模型是必要的。本文收集了西安黄土的176个钻孔CPT数据,利用其端阻值q c作为样本,采用递推空间法计算了各层西安黄土的相关距离。研究了计算结果的统计特性,并对其均值进行了单侧置信区间估计,提出了各层西安黄土相关距离的代表值。建立了西安各层黄土相关距离的概率模型,对模型参数进行了估计,采用皮尔逊-卡方检验法对模型进行了拟合优度检验,检验结果认为其符合Beta分布。     

相关函数法求解土性参数相关距离

介绍了相关距离在岩土工程应用中的实际物理意义,探讨了相关函数法计算相关距离的基本思路、标准相关函数型式的选择标准以及一些典型土层的标准相关函数类型。计算中发现,当土性参数的标准相关函数符合指数函数,尤其是单指数时,相关函数法能较合理地确定相关距离值。通过大量计算,得出了石家庄市桥东区3种典型土层的相关距离的分布范围,对于指导岩土工程勘测中的钻孔布置和取样间距具有一定的实际应用价值。同时得到相关距离具有区域性的特点,分区域研究具有重要的实际意义。     

Stochastic model for settlement: footings on cohesionless soil

In this paper, given an estimate of the bearing capacity of the soil, by treating settlement at a given load as a random variable and the evolution of settlement of footing on cohesionless soil with the increasing load as a stochastic process, a tri-level homogeneous Markov chain (TLHMC) model is proposed for prediction of settlement. Comparison of the predicted mean and bounds on settlements, obtained using TLHMC, with the respective field values obtained from literature shows that the stochastic evolution can be modelled using TLHMC with a correlation coefficient of 0.90. A methodology for reliability-based design of footings is also presented and its use is demonstrated through a numerical example.     

北京典型土层抗剪强度的相关性及变异性分析

新近沉积层是北京地区典型的浅部相对软弱土层,土层力学指标变异性较大。依据北京地区大量实际工程的勘察资料,采用土层分布随机场模型,对北京地区新近沉积典型地层的抗剪强度指标的空间概率特征进行统计分析,北京地区新近沉积土层的自相关距离一般为3~4 m,是比较合适的取样间距。     

土性平稳随机场的空间统计特性分析

阐明了平稳随机场的空间统计特性,根据平稳随机场各态历经性概念,讨论了土层满足各态历经性的条件,以及计算空间平均方差和相关距离的公式。并结合工程实例,分析了空间平均方差计算的影响因素。     

On counting the number of data pairs for semivariogram estimation

In planning spatial sampling studies for the purpose of estimating the semivariogram, the number of data pairs separated by a given distance is sometimes used as a comparative index of the precision which can be expected from a given sampling design. Because spatial data are correlated, this index can be unreliable. An alternative index which partially corrects for this correlation, themaximum equivalent uncorrelated pairs, is proposed for comparing spatial designs. The index is developed under the assumption that the underlying stochastic process is Gaussian and is appropriate when the (population) semivariogram is to be estimated by the sample semivariogram.     

西安黄土土性相关距离的统计分布特性研究

土性指标概率模型参数的确定是进行岩土工程可靠度分析和设计的基础。为了更好地推行岩土工程可靠度设计,应该首先建立地区土性参数的概率模型。作为反映土性指标自相关特性的相关距离,研究其区域分布特性,建立其概率分布模型是必要的。本文收集了西安黄土的176个钻孔CPT数据,利用其端阻值qc作为样本,采用递推空间法计算了各层西安黄土的相关距离。研究了计算结果的统计特性,并对其均值进行了单侧置信区间估计,提出了各层西安黄土相关距离的代表值。建立了西安各层黄土相关距离的概率模型,对模型参数进行了估计,采用皮尔逊-卡方检验法对模型进行了拟合优度检验,检验结果认为其符合Beta分布。     

含水层和土壤的随机特征对水分运动的影响

将土壤或含水层的介质参数视为随机分布,建立了饱和非饱和水流运动的随机微分方程,利用随机数值求解方法,得到各种随机参数对水头分布和含水量空间变异性的影响。分析结果表明,随着渗透系数空间变异性和相关尺度的增大,含水层水头分布的变异性增大;对于区域内有抽水井分布的问题,在井点附近区域,z向水流速度空间变异性大,而在井点处变异性较小。当采用Gardner-Russo模型描述非饱和水分特征时,其非饱和土壤介质参数α的变异性对土壤负压和含水量变异性的影响大于饱和渗透系数,土壤含水量越小,含水量的空间变异性越大。初步讨论了根据随机数值方法研究地下水运动问题的可靠性分析方法。     

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.     

浅基础沉降可靠性的摄动随机有限元法

将二阶非线性摄动随机有限元理论和土性参数随机场的离散技术相结合,可以处理岩土工程中由多种不确定因素带来的结果的不确定性。与一阶摄动随机有限元相比,二阶摄动随机有限元具有较高的计算精度。笔者探讨了这一方法,考虑土性分布参数和荷载变异性,用二阶摄动随机有限元法进行了浅地基沉降的概率分析。