岩土工程可靠度分析的神经网络四阶矩法

针对岩土工程的功能函数强非线性且难以显式表达的特点,提出了基于人工神经网络的四阶矩法,充分利用了基本随机变量的统计信息。首先利用神经网络对结构的隐式功能函数进行拟合,求得基本随机变量在均值点处的功能函数值及其偏导数,然后利用泰勒级数展开的方法由基本随机变量的前四阶矩求得功能函数的前四阶矩,并借助于Pearson系统获得功能函数的更高阶矩。在此基础上,通过最大熵原理确定以功能函数各阶矩为约束的功能函数的概率密度函数,最后由一次积分得到结构的失效概率。通过数值算例和工程实例不同方法的对比分析,表明基于神经网络的结构可靠度分析四阶矩方法是可行的,有效的,能够满足岩土工程可靠度分析的要求。     

岩土工程的可靠度研究浅述

本文分析了常规定值设计法的不足,指出了可靠度设计方法在工程结构设计中的科学性、合理性和经济性,简单论述了可靠度的计算方法,对岩土工程的特点和不确定性的来源进行了分析;最后简要介绍了可靠度分析方法在岩土工程中的应用前景。     

岩土工程可靠度分析的改进响应面法研究

为了提高响应面法的计算效率和精度,对现有的全局响应面法进行了改进。采用径向基函数（RBF）神经网络,代替目前常用的BP网络,迭代过程中在超锥体的范围内构造响应面,逼近隐式的非线性功能函数。数值算例分析表明,与通常的响应面法相比,改进全局响应面法的迭代次数和有限元分析次数均大幅减少,节省机时,有利于提高计算精度。同时,以浅基础和挡土墙为工程背景进行可靠度分析,表明该方法能以较快的收敛速度和较少的有限元分析次数,获得较高精度的可靠度指标,适用于岩土工程的可靠度分析。     

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Copula函数的岩土结构物系统可靠度分析

研究了基于Copula函数的抗剪强度参数联合分布模型对岩土结构物系统可靠度的影响规律,揭示了抗剪强度参数间相关结构对岩土结构物系统可靠度影响的过程。介绍了不完备概率信息条件下基于Copula函数的抗剪强度参数联合分布模型构造方法,提出了Copula理论框架下岩土结构物系统失效概率计算的蒙特卡罗模拟方法,以典型岩土结构物如挡土墙和岩质边坡为例研究了Copula函数对系统可靠度的影响。结果表明:Copula函数为不完备概率信息条件下抗剪强度参数联合分布模型的构建提供了一种有效的工具。不完备概率信息条件下岩土结构物系统可靠度不唯一,不同Copula函数计算的系统失效概率差别非常大,这种差别在实际工程可靠度设计中应该引起重视。Copula函数对系统可靠度的影响分为两个机制不同的阶段,首先是参数间相关结构对系统中单一失效模式可靠度的影响,其次是每一个失效模式对系统可靠度的影响。     

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     

面向对象有限元方法在岩土工程中的应用

介绍了面向对象的程序设计方法和它与有限元程序相结合的原理和优点,提出了这种方法在岩土工程中的应用实例,并设计了基于Windows 95/98平台的有限无软件。利用面向对象的方法来研究有限元,是对有限元方法新的有益尝试。     

岩土工程计算分析的力分配方法

提出了一种岩土工程计算的新方法,即力分配方法。阐述了力分配方法的原理,并详细推导了方法的相应公式。提出的方法,适应于一般的岩土体力学分析,也同样适应于一般的固体力学计算。由于采用分配法计算,因此,该方法具有分配法计算的所有特点：共同避免了组成和解算典型方程,而以逐次渐近的方法来计算节点的不平衡力;其物理概念生动形象,易于掌握,且程序简单。由于该方法所具有的这些特点,其将在岩土工程计算领域有较好的应用前景。     

An adaptive high-dimensional model representation method for reliability analysis of geotechnical engineering problems

In this study, a new reliability analysis method was developed based on the adaptive high-dimensional model representation (HDMR) and applied to geotechnical engineering problems. For practical problems requiring finite element (FE) analysis or other numerical methods to evaluate system responses such as stresses and deformations, an efficient and accurate metamodeling technique is needed because it is not efficient or straightforward to directly adopt the conventional sampling-based or gradient-based reliability analysis approaches. In this work, an adaptive metamodeling approach was created and studied based on the HDMR framework and augmented radial basis functions (ARBFs). In this adaptive ARBF-HDMR technique, a simple and inexpensive first-order ARBF-HDMR metamodel was first constructed to explicitly express a performance function, and an alternate first-order reliability method (FORM) was applied to locate the design point and compute the reliability index. A local window was then defined such that additional sample points were generated and a higher-order HDMR component function was created using ARBF and added to the existing ARBF-HDMR metamodel. The accuracy of the ARBF-HDMR metamodel was improved through this adaptive process, especially in the region surrounding the design point. One mathematical and four geotechnical engineering problems were studied and solved using the proposed adaptive ARBF-HDMR approach. The proposed method was found to be capable of obtaining accurate reliability indices within a few iterations in all test problems.     

岩土工程风险分析及应用综述

系统分析了岩土工程不确定性的根源及其分析方法,总结了降低不确定性的途径。系统评述了岩土参数随机场估计、随机变量描述方法以及模型不确定性研究。对几类典型岩土工程问题的风险分析方法、研究现状及其工程应用进行了总结。对目前岩土工程风险理论及其应用的前沿问题进行了研究和展望。研究指出岩土工程风险分析待研问题主要有：系统的风险源辨识方法包括风险源辨识的可视化研究,不确定性因子的合理描述研究,极限状态包括失效模式的仿真研究,不确定性计算包括应用信息融合技术数据挖掘技术研究,目标可靠度研究,风险转嫁风险交换的量化及风险跟踪的实施研究,风险的反分析研究等。展望岩土工程风险分析与应用：风险分析反映了对工程设计的综合性要求,表现了安全与经济的统一;定量风险分析作为决策工具或传统设计的补充,可给决策者提供更多的辅助评价信息,提高了结果的置信程度;但现在能描述的还只是“随机性的确定性模式”,工程师们只有使用“保守的”选择,以适应和弥补不完全的认识与有限的资料的条件。     

岩土工程分析信息系统的开发

岩土工程分析信息系统运用地理信息系统的思想将工程可视化、区域地质灾害分区、数据库管理、数值模拟计算、分析预测功能集成,实现了以工程可视化为中心,以各种数据库为依托,并提供计算分析等完整功能系列的实用工具。系统功能齐全,交互灵活,对工程勘测、施工与设计具有一定的实用价值。     

对岩土工程数值分析的几点思考

首先,介绍了笔者对我国岩土工程数值分析现状的调查结果及分析,然后,分析了采用连续介质力学分析岩土工程问题的关键,并讨论分析了岩土本构理论发展现状,提出对岩土本构理论发展方向的思考,最后对数值分析在岩土工程分析中的地位作了分析。分析表明,岩土工程数值分析结果是岩土工程师在岩土工程分析过程中进行综合判断的重要依据之一;采用连续介质力学模型求解岩土工程问题的关键是如何建立岩土的工程实用本构方程;建立多个工程实用本构方程结合积累大量工程经验才能促使数值方法在岩土工程中由用于定性分析转变到定量分析。     

The need for judgement in geotechnical reliability studies

ABSTRACT

A core principle of geotechnical engineering practice is the need to exercise judgement in evaluating soil and site conditions and in performing analyses. The requirement for considering judgement applies equally to performing deterministic or probabilistic analyses. In addition, for probabilistic analyses, choices must be made among the possible methods of analysis and the method of characterising variables. Consequently, geotechnical reliability studies inevitably involve significant uncertainties, and judgement is needed to perform reliability analyses and to evaluate the results. Two case histories, briefly described here, show that judgement and experience are essential prerequisites for meaningful assessment of geotechnical reliability.     

三维数值分析在岩土工程应用中的误差问题

岩土工程本身的复杂性使岩土工程的三维模型分析结果与实际有一定的误差。利用已有的工程反馈资料,对模型参数进行反演分析。修正易调整的误差因素,来弥补不易调整的误差因素,将模型计算结果的最终误差降到最小。将得到的反演参数用于下一阶段的模型分析,由此获得的三维计算结果更接近真实值。     

岩土工程评价中的参数插值计算方法

本文从一个简单的实例,提出了岩土工程勘查评价中的参数插值计算问题,简介了一、二元函数的拉格朗日插值方法,并以实例进行了演算,达到了让野外技术人员了解插值方法的目的。