基于自适应贝叶斯更新方法的岩土参数概率分布推断

合理推断岩土参数概率模型是岩土工程可靠度分析与风险评估的重要一步,目前大多基于现场或室内试验数据推断岩土参数概率分布。提出了岩土力学参数概率分布推断的自适应贝叶斯更新方法,建立了定量的子集模拟计算终止条件,构建了岩土参数概率分布推断及可靠度分析框架,并给出了计算流程。以台湾3号高速公路滑坡及不排水饱和黏土边坡为例验证了提出方法的有效性,并探讨了子集模拟每层样本数目对岩土参数概率分布推断的影响。结果表明:与最大似然和马尔可夫链蒙特卡洛方法相比,提出的方法计算效率高,编程较为简便,可为解决低接受概率水平岩土参数概率分布推断问题提供一个有效的工具。子集模拟每层随机样本数目对概率分布推断具有一定的影响,随着样本数目的增加,岩土参数后验统计特征和子集模拟阈值均逐渐收敛。此外,可根据互补累积分布函数随子集模拟阈值的变化关系来验证所建立的定量的子集模拟计算终止条件的合理性。     

岩土强度参数概率分布拟合及贝叶斯优化

岩土强度参数是工程设计以及工程核算中十分重要的参数,但在实际工程中,由于条件有限,从室内外试验中得到的试验数据难以确定工程中应采用的设计值。利用贝叶斯公式可以参考以往工程中积累的工程经验对实际工程中得到的岩土强度参数进行优化。论述了强度参数的单独以及联合分布的概率分布拟合、检验以及贝叶斯方法优化,提出了相关的贝叶斯优化公式。通过锦屏一级水电站左岸坝肩处近SW向结构面强度参数的优化,验证了该方法的可行性和有效性。     

岩土参数概率分布推断的模糊BAYES方法探讨

探讨了如何在有限的少量样本条件下,利用已有的经验和试验资料确定岩土参数的概率分布。用模糊综合评判方法与BAYES理论相结合,给出由小样本试验数据确定岩土参数的概率分布。     

基于正交多项式逼近法的岩土参数概率分布推断

针对岩上参数样本容量较大的情况,基于数值分析中的逼近原理,直接根据试验样本值,运用勒让德正交多项式来拟合岩土参数的概率密度函数,并用K-S检验法从理论上证明所求的密度函数的正确性和实用性。     

基于多源信息融合法的岩土力学参数概率分布推断

岩土力学参数的概率分布类型直接影响岩土工程可靠性分析的计算结果和精度。在现场有限个小样本和多个先验分布的条件下,探讨如何综合利用已有的经验资料确定岩土参数的概率分布,提出了多源信息融合方法。通过分析各先验分布和现场试验信息的差异程度,确定各先验分布的权重,进而进行整体融合,实现统计意义上概率分布类型的优化。     

大样本岩土参数概率分布的正态信息扩散推断

在重要的岩土工程中,确定大样本岩土参数的概率分布对岩土工程稳定性和可靠性分析有着极其重要的意义。为此,基于积分均方误差最小计算得到的最优窗宽,提出了推断大样本岩土参数概率密度函数的正态信息扩散法。该方法基于信息扩散原理,从试验样本和信息论的角度出发,充分利用样本提供的数据信息,而不是先假定成经典的概率分布曲线拟合检验,数学意义和物理意义更加充分和严密。以推断压缩指数Cc的概率密度函数为例,分析了窗宽对信息扩散估计结果的影响规律,说明了该方法在大样本岩土参数概率密度函数推断方面的合理性。用该方法推断了大样本岩土抗剪强度参数的概率密度函数,通过K-S检验,验证了该方法的正确性和实用性。     

玄武岩力学参数的随机性统计与概率分布估计

充分认识岩石力学参数的随机性和合理评估其概率分布特征是客观评价岩石工程稳定性的基础。以白鹤滩大型水电站的斜斑玄武岩和杏仁玄武岩为研究对象,对各约50个试样进行单轴压缩试验获得大量全应力-应变曲线。采用统计分析和假设检验的方法,研究了两种玄武岩的特征强度、变形参数、特征应变和破裂面角度的随机分布特征和最优的概率密度函数形式。分析结果揭示:离散性是玄武岩的固有属性,只有一定数量的多次重复试验才能可靠地评估其基本力学特性;两种玄武岩的特征强度、变形参数、特征应变和破裂面角度的最优概率分布形式并不一致,分别为正态分布、对数正态分布、Weibull分布和Weibull分布。该试验的统计分析结果可为深入认识火成岩的变形破坏规律和工程安全可靠度或失效概率研究提供试验数据支撑。     

岩土参数不确定性的分析与评价

结合岩土工程实践的特点,定性分析参数不确定性的来源、分类、特征和处理方法,对认识岩土参数的变异性及概率极限状态设计准则的推广应用具有促进作用。     

关于岩土参数的可靠性估值

本文对可靠性估值中单侧置信界限和双侧置界限的理论和应用作了详细的说明。     

岩土参数的空间变异性分析

岩土参数具有空间变异性和不确定性,本文将岩土参数视为具有随机性和结构性的区域化变量,利用区域化变量理论和地质统计方法分析上海地基土有代表性的抗剪强度指标的空间变异特性。结果表明该方法是可行的。     

岩土参数的不确定性及其统计方法

通过诠释土性参数不确定性统计工作的重要性,着手分析、对比了各种统计方法的理论基础和优越性,随后基于近年来国内外相关文献的回顾与整理,系统地总结了有关土性参数变异性方面的研究成果,具体包括试验室指标参数、变形参数、强度参数、固结参数以及原位测试中的静力触探测试值、十字板剪切强度和标准贯入击数。结果表明：传统方法和三 法都是基于随机变量理论,无论如何改进也无法克服模型本身所固有的缺陷;基于随机场理论的方法用更加优越的模型建模土层剖面,显示了强大的生命力,随着原位测试手段的日渐成熟,这一方法必将取代传统方法;图形三 法集理论先进性和适用性于一体,是一种值得推荐的方法。参数变异性的总结显示,试验室指标参数变异性普遍较小、固结参数较大、变形和强度参数以及原位测试各指标位于其中,具体结果还对实际工程中参数的选取、优化以及部分重要工程的可靠性分析具有重要的指导意义。     

岩土工程参数分析评价

本文讨论了岩土参数统计分析、地基承载力和桩的极限侧阻力及端阻力标准值的计算方法，并应用于实际工程桩基础设计。     

寒区渠基黏土热参数最优概率分布

为分析寒区渠基黏土热参数的随机分布特征及概率分布模型,以寒区渠基黏土的导热系数为样本,结合经典分布拟合法、多项式逼近法、最大熵法和正态信息扩散法,分别对寒区渠基黏土热参数的概率分布规律进行了研究。首先通过分析热参数的离散性,并比较概率分布曲线、拟合检验值和累计概率分布值,对不同方法描述热参数随机性的优劣进行了评价;然后,基于寒区渠基黏土热学参数对温度的敏感性,提出了一个可以达到理想拟合精度的寒区渠基黏土热参数概率推断的区间取值标准。研究结果表明：寒区渠基黏土的热参数具有随机变量的特征;正态信息扩散法可以描述热参数样本的随机波动性;在4种方法中,正态信息扩散法的拟合精度最高。使用3.5σ法,将[μ-3.5σ,μ+3.5σ]（μ为随机变量的均值,σ为标准差）作为概率函数推断时的取值区间,同时考虑偏度的影响,可使得累计概率值达到1.000 0的精度,能够较准确地推断热参数的概率分布函数。     

岩土工程渗流参数反问题

系统介绍了目前国内外岩土工程渗流参数反问题研究的现状和进展，对参数辨识不适定性等问题做了讨论，并结合计算实践着重对几种典型求解方法的优缺点进行了比较和评述。对今后岩土工程渗流反问题研究提出了初浅的看法。     

基于岩体精细化描述的围岩分类及力学参数概率分布特征分析

针对目前水电站地下厂房工程中不同围岩分类方法存在评价结果不一致、围岩力学参数存在室内试验值与实际情况不吻合的现象,现推荐采用岩体精细化描述体系对围岩岩体结构进行定量化评价。将常用围岩分类方法(RMR、Q、RMi、GSI、BQ、HC)评价指标予以归纳分组,并通过各组内不同指标对比分析获得围岩分类方法中的基础评价指标。以大岗山水电站主厂房某区段为分析对象,采取现场岩体精细化地质素描与后期数据挖掘、拟合相结合方法,并依据评价指标间的关联关系,获得了基础、非基础评价指标的分布概型及对应参数,实现对该段围岩岩体精细化描述认知;基于精细化描述结果,应用Monte Carlo法生成符合各评价指标分布概型的大量随机数,而后参照各分类方法评价思路与评分流程,得到评价指标在各分类方法对应的大量随机评分值,通过归纳统计获得不同围岩分类方法评价结果的分布概型;基于各围岩分类方法评价结果与力学参数值之间的关联关系实现对力学参数概率特征分析。该分析方法与思路可为类似工程围岩质量及力学参数的精确确定提供一定借鉴,并可为实现围岩支护极限状态设计提供必要的原始参数支持。     

基于摄影测量获取岩体结构面参数的概率分布拟合检验

岩体不连续面迹长、产状、空间组合形态等的不确定性和复杂性,使结构面整体几何形态研究存在困难。利用岩体内大量随机展布的不连续面所具有的统计相似性,结合具有统计意义的数学方法进行结构面参数描述,是岩体随机不连续面三维网络模拟的基础,也为岩体稳定性评价提供可靠依据。本文基于数字近景摄影测量技术对长春市净月开发区东升采石场坡面进行调查研究,获取高精度的大量岩体结构面迹长、产状、间距、张开度等几何参数。利用Matlab编制Kolmogorov-Smirnov（K-S）检验程序,实现结构面参数的K-S法概率分布检验,分析了结构面参数所服从的概率分布类型;同时用SPSS软件检验程序正确性,并引入最优拟合度,选取符合多种概率分布参数的最优拟合概率模型。结果表明：研究区内结构面迹长、间距服从对数正态分布规律,产状服从伽马分布规律。     

某些岩土参数的对数正态分布特征

本文试图说明服从对数正态分布岩土参数频率直方图的分布特征和在累积频率概率格纸上作正态检验及求取参数特征值的统计方法。使岩土参数的统计更合理     

煤炭勘查中岩土参数的统计分析

基于岩土工程勘察规范中岩土参数标准值的确定方法,就修正系数在置信度为0.95和0.90的简化公式进行了讨论,并运用于煤炭勘查项目中具体力学参数的标准值计算。结果表明,工程实际中若遇试验数据不足,置信度0.95和0.90修正系数的简化公式均具有足够的精度;采用服从标准正态分布计算的置信度为0.90的单侧置信下限与采用正态分布计算的置信度为0.95的单侧置信下限相等。     

基于围岩力学参数概率分布模型的变形敏感性灰关联分析

为了给布伦口-公格尔水电站地下洞室某标段围岩稳定性分析的参数选取提供可靠的理论依据,综合考虑岩体参数的空间变异性,针对常规敏感性分析方法所存在的不足,运用三维离散元计算程序,提出了基于围岩力学参数概率分布模型的变形敏感性灰关联分析方法。该方法以岩体密度?、弹性模量E、泊松比?、黏聚力c、内摩擦角φ及节理内摩擦角φj等6个围岩力学参数作为因素序列,拱顶下沉量作为目标序列,分析影响因素在整个定义区间内的变化对围岩拱顶下沉的敏感程度。结果表明：密度是最敏感因素,其次是弹性模量、黏聚力和泊松比,而内摩擦角以及节理内摩擦角敏感性最小。最后,将常规灰关联敏感性分析与该方法计算结果进行对比,结果表明：除密度、内摩擦角和节理内摩擦角一致外,其余参数敏感性均与结论不一致。因此,文中方法在考虑实际参数概率分布的基础上能够更加准确、合理地对参数进行综合评价。     

基于无监督方法确定岩土参数取值

随着城市工程建设的发展,建筑工程事故问题愈发突出,采用传统方法求取的岩土参数区间无法满足实际工程需要。基于无监督学习思想,选取工程性质较差的泥炭质土,结合工程经验选用8个物理指标作为输入集,利用主成分分析（priciple components analysis, PCA）算法实现多样本多参数去耦合的降维处理,得出各物理指标相关性及敏感度,结合其相关性及敏感度赋予不同埋深泥炭质土物理指标的综合评价值。利用k-means聚类分析泥炭质土物理指标、综合评价值及工程特性之间的关系,为岩土参数选取提供理论基础。采用监督学习方法——BP神经网络算法分析无监督结果,验证（PCA—k-means）算法模型的合理性。将通过聚类分析得到的正态样本利用多种截尾法优化,得到可靠取值区间,并将取值结果与实际工程取值比较,验证了该模型工程参数取值的合理性。该算法模型具有较好的工程应用价值,所得研究结果可为工程勘察、设计、施工参数取值提供参考,也能为岩土参数取值分析提供新的分析方法。