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。     

关于挡土墙的地基承载力验算及抗倾覆稳定性验算方法的探讨

通过对影响挡土墙抗倾覆稳定性问题的深入分析 ,提出了一种引入挡土墙主动土压力分项系数进行挡土墙抗倾覆稳定性验算的新方法。该方法将挡土墙的地基承载力验算与抗倾覆稳定性验算合并 ,概念清晰且计算结果可靠 ,并能与现行《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 5 0 0 68— 2 0 0 1 )及《建筑结构荷载规范》(GB5 0 0 0 9— 2 0 0 1 )协调一致     

岩质边坡平面滑动的模糊可靠度分析

综合考虑了边坡平边滑动的随机性和模糊性。根据工程实际确定结构功能函数的概率密度函数及表征边坡稳定性的隶属函数,提出了边坡失稳的模糊概率和边坡稳定性模糊可靠度的计算方法,并计算了模糊可靠度的置信区间,具有一定的实际意义。     

基于Info-Gap的重力式挡土墙的鲁棒性分析

由于岩土力学参数的变异性及其数据信息获取的有限性,致使现有重力式挡土墙稳定性的不确定性分析方法难以反映其真实的安全性能和失效水平。拟在现有重力式挡土墙稳定性分析方法中引入Information-Gap (Info-Gap)理论,通过分析不确定参量允许不确定性程度的变化幅值及其度量方法,建立重力式挡土墙稳定性的不确定性分析的鲁棒可靠度评价模型;基于重力式挡土墙功能输出响应模型,利用区间组合法确定相应的鲁棒可靠度指标,进而建立了基于Info-Gap理论的重力式挡土墙鲁棒性设计方法。为了验证所提出的鲁棒性分析方法的有效性和重要性,结合某工程实例加以说明。在鲁棒性设计方法和可靠性设计方法的基础上对该设计进行了比较研究。该方法为因缺乏足够数据样本和信息量的工程问题的不确定性分析提供了新的途径。     

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。     

基于尖点突变理论的浆砌块石边坡稳定性研究

根据影响浆砌块石挡土墙边坡稳定性的主要控制变量：挡土墙的垂直度i、挡土墙高度h、填料的内摩擦角 、墙后边坡土的重度 、土对挡土墙基底的摩擦系数 、土对挡土墙墙背的摩擦角 等6个因素变量,利用正交设计原理优化试验设计方案,结合库仑理论与力的多边形法,分析计算浆砌块石挡土墙边坡的安全系数,最后用尖点突变理论的突变级数法进一步判断边坡的稳定性。研究结果表明：影响挡土墙边坡稳定性的6个主要控制变量因素的主次关系为 ;在分析挡土墙边坡稳定性时,采用突变级数法进行计算判断,可以直观地判断边坡的稳定情况,从而弥补工程中运用传统的最小安全系数法进行判断出现的模糊不确定的情况。     

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。     

基于可靠度的多年冻土区路基稳定性评价及应用分析

通过对多年冻土区道路路基稳定性的分析和研究,从冻土类型、温度、厚度、地质地貌单元以及工程条件5个方面选取了12项对多年冻土区路基稳定影响较大的因素作为评价指标,建立了冻土路基稳定性评价指标体系。基于安全可靠度并考虑各个影响因素之间的关系,运用层次分析法和模糊数学理论确定冻土区路基稳定状况的模糊综合评价模型,提出了基于安全可靠度的用于评价多年冻土区路基稳定的模糊综合评价方法,并结合青藏公路清水河段进行实例分析,结果表明,在该段公路实施热棒处理措施前后,其路基稳定性评价系统可靠度分别为0.48和0.55,与该段公路实际运营过程中路基稳定状态相一致,即由不稳定到稳定,进一步对布设热棒后路基稳定性进行二级模糊综合评价,其评价系统得分为63.74分。     

样本数与边坡模糊随机可靠指标关系研究

以模糊随机变量理论为指导,视模糊随机变量的均值为模糊数,基于小样本理论推导了均值模糊数模糊变化范围与样本数的关系式。采用截集敏感性分析法进行了边坡稳定的模糊随机有限元可靠度分析,得到了边坡的模糊随机可靠指标及模糊滑面的位置,研究了样本数与边坡模糊随机可靠指标的关系。分析表明,基于模糊随机变量理论的模糊随机可靠度分析方法是随机可靠度分析方法的自然推广;模糊随机可靠指标与样本数有关,随着样本数的改变,模糊随机可靠指标的中值也会发生微小变化,不是定值;在相同的置信度情况下,模糊随机可靠指标的变化范围随着样本数的增加而减小,可通过增加样本数的方式来减小模糊随机可靠指标的模糊性。     

多失效模式下基于区间非概率的岩质隧道稳定可靠度分析

对于岩质隧道工程的稳定可靠度分析,一方面由于岩体参数的统计数据获取困难使得概率可靠度方法难以适用,另一方面其工程稳定与多种失效模式密切相关,须考虑隧道结构体系的可靠度问题。首先,基于区间理论,通过区间变量形式表征不确定性参数;然后,针对岩质隧道工程中多种失效模式并存的情况,引入结构体系可靠度理念,建立基于区间非概率的岩质隧道结构体系可靠度指标计算及其稳定性评价方法;在此基础上,通过工程实例验证了该方法的合理性;最后,定义不确定性参数的波动幅度,进一步分析各失效模式中不同参数对相应可靠度指标以及结构体系可靠度指标的影响。分析结果表明,各失效模式相应的非概率可靠度指标均随区间变量范围的增大而降低,且同一参数在不同失效模式中表现出不同的影响;另外,不确定性参数的变化还将导致影响岩质隧道结构体系稳定的主要失效模式发生相应的变化。     

上海规范重力式围护墙稳定性若干问题探讨

重力式围护墙是软土地区常用的基坑支护形式,目前关于重力式围护墙的可靠度分析还不够完善,各因素对稳定性的影响机制等也存在一些疑问。以收集到的上海地区重力式围护墙实际工程为例进行可靠度分析,对水泥土重力式围护墙稳定性分析中的相关问题进行了探讨。分析结果表明,上海地区实际工程的设计安全水准通常高于规范规定值,其中水平滑动多为重力式围护工程稳定性验算的控制失效模式;通过提高插入比和墙体宽度可改善水泥土重力式围护基坑的抗倾覆、抗水平滑动稳定性的安全状态;对于整体稳定性,提高插入比较有效,墙体宽度的变化对其影响不敏感。     

水泥土挡墙整体稳定的敏感性分析

水泥土挡墙广泛应用于软土地区基坑支护。针对目前对于水泥土挡墙的整体稳定性与其影响因素之间相关性认识不足,引入正交设计方法分析水泥土挡墙整体稳定影响因素墙体厚度、嵌固深度、土体粘聚力、土体内摩擦角、土层重度、地下水位、地面超载的重要性和敏感性规律。分析结果表明,土的抗剪强度指标是影响水泥土挡墙的最重要因素,其变化对整体稳定有高度显著影响;而墙体厚度和嵌固深度对水泥土挡墙整体稳定无显著影响。     

System reliability-based analysis of cantilever retaining walls embedded in granular soils

Reliability-based analysis of cantilever retaining walls requires consideration of different failure mechanisms. In this paper, the reliability of soil-wall system is assessed considering two failure modes: rotational and structural stability, and the system reliability is assumed as a series system. The methodology is based on Monte Carlo Simulation (MCS), and it deals with the variability of the design parameters in the limit equilibrium analysis of a wall embedded in granular soil. Results of the MCS indicate that the reliability of the failure components increases exponentially by increasing the variability of design parameters. The results of the system reliability indicate how the system reliability is different from the component reliabilities. The strength of the weakest component influences the reliability of the system. The system reliability index increases with the wall section gradually. However it remains constant for the rotational failure mode.     

洪水致弯曲河道挡墙稳定性衰变

天然河道蜿蜒曲折,河湾处环流助长紊动、引发凹岸淘蚀冲刷,导致沿河公路挡墙水毁频发。针对弯道水流运动规律,对洪水条件下弯道挡墙进行受力分析;基于挡墙稳定性分析力学模型,推导了弯曲河道挡墙稳定系数计算公式,给出挡墙基底极限冲深计算方程。通过算例验证了在河湾平缓条件下弯道洪水冲击计算的合理性,并对挡墙稳定性衰减影响因素进行分析。结果表明：洪水上涨时,在墙底未发生冲刷条件下,随着弯道处洪水对挡墙的冲击荷载增大,挡墙稳定性提高;在墙底发生冲刷条件下,挡墙稳定性降低,墙底淘蚀可能导致挡墙倾覆失稳。洪水陡落时,挡墙稳定性随挡墙前后水位差增大而降低,挡墙的抗滑稳定系数衰减速度比抗倾覆稳定系数衰减速度更快,挡墙滑移失稳可能性较大。得出的挡墙稳定系数计算方法的结果与现场情况基本吻合,可为类似沿河挡墙的设计与研究提供理论参考。     

超深基坑土压力监测成果分析

土压力是基坑支护结构上的主要水平荷载形式。实际工程中由于土压力的大小受各种因素的影响而与理论值相差悬殊,在基坑支护设计时土压力的取值直接与支护结构未来的安全稳定性相关。通过对润扬长江公路大桥北锚碇深基坑工程土压力监测资料进行分析,得出坑壁土压力随开挖进行具有不同的分布形式,这对同类工程可靠性设计以及研究土-结构相互作用机制均具有重要意义。     

参数变异性对围护结构稳定性影响分析

利用可靠度分析方法代替传统的安全系数法来分析基坑围护结构的整体稳定性,考虑岩土参数的不确定性和空间变异性,对土性参数进行空间折减可显著提高可靠度分析的精度。结合工程实例,分析了参数均值和变异系数对基坑整体稳定性可靠度指标的影响。分析表明,可靠度指标β对土体黏聚力c、内摩擦角φ、地面超载q及支护桩嵌固深度hd的均值变化的敏感性较安全系数K对上述参数的敏感性强;c、φ及hd值的变异性对β值影响较大,地面超载较大时,其变异性对β影响较为显著;采用可靠度指标β评价基坑整体稳定性较安全系数K更加合理。     

重力式挡土墙抗滑稳定容许安全系数取值标准初探

我国水工挡土墙设计规范中规定稳定性验算采用以安全系数为度量指标,给定的安全系数允许值范围在1.20～1.35之间,低于国外规范的取值。采用可靠度分析方法,建立目标可靠指标与安全系数之间的定量关系。通过分析计算确认安全系数满足对数正态分布。对一个目标可靠指标为3.2的特例获得其安全系数在1.43～1.55之间的结论。根据前期提出的相对安全率指标判据提出了安全系数满足对数正态条件下的计算公式。使用这一判据,论证了将这一特例扩展到不同墙体几何参数和强度指标参数情况时这一可靠指标和安全系数关系的普遍适用性。提出的安全系数取值标定方法和相应成果可供规范修订工作参考。     

重力式挡土墙抗滑动稳定计算方法改进研究

针对目前重力式挡土墙抗滑稳定性计算方法中存在的缺陷,将挡土墙入土部分划分成小网格,遍历搜寻出抗倾覆稳定系数最小的点,此点就是挡土墙的实际倾覆转动点所在的位置,根据此转动点的位置,将挡墙两侧的土体划分成四个部分分别计算各部分土压力,再结合墙底与地基土摩擦力的分析,推导出改进的墙体抗滑动稳定系数的计算公式。还通过改变墙体的几何参数,分析了最小抗倾覆转动点的位置和墙体抗滑稳定性系数随墙体宽度、挡土墙入土深度等的变化规律。     

面板对路堤式加筋土挡墙力学特性的影响

加筋土挡墙作为一种新型的轻型支挡结构,广泛应用于公路、铁路、港口等工程中。随着加筋土挡墙技术的发展,面板的类型也越来越丰富。利用Plaxis有限元软件,对路堤式加筋土挡墙进行了二维有限元计算分析。针对墙背水平土压力、垂直土压力、挡墙侧向位移、筋材应变和挡墙稳定系数等计算结果的分析,探讨了3种类型面板（返包式面板、整体式面板和拼装式面板）对路堤式加筋土挡墙力学性能的影响。研究结果表明,垂直和水平土压力的数值计算结果均小于理论值;相比较与其他两种面板的加筋土挡墙,返包式面板加筋土挡墙筋材的应变最大;面板类型对于加筋土挡墙的整体稳定性几乎没有影响。研究成果为实际工程的应用提供了理论指导。     

Finite element reliability analysis of reinforced retaining walls

This paper presents the reliability analysis of reinforced retaining wall using finite element method. Response surface approach is used to approximate the performance function and a first-order reliability method (FORM) is used to evaluate the reliability index. In the analysis, displacement response of the reinforced retaining wall is considered as performance function and the corresponding reliability index is evaluated with the aid of a spreadsheet. Uncertainties associated with the soil and reinforcement properties are explicitly taken into account in the analysis. A parametric sensitivity analysis has been performed to bring out the effect of important uncertain parameters by evaluating the sensitivity of the reliability index with respect to each of the uncertain parameters. Results of the response surface method coupled with finite element analysis show the ease and successful implementation of the reliability analysis procedure for the reinforced retaining walls.