Relevance vector machine applied to settlement of shallow foundation on cohesionless soils

The settlement of shallow foundation on cohesionless soil is a key parameter in the design of shallow foundation. The recently introduced relevance vector machine (RVM) technique is applied to predict the settlement of shallow foundation on cohesionless soils. RVM allows computation of the prediction intervals, taking into account the uncertainties of both the parameters and the data. It provides much sparser regressors without compromising performance, and kernel bases give a small but worthwhile improvement in performance. It also estimates the prediction variance. This study shows that compared to the available methods, RVM is better at determining the settlement of shallow foundation on cohesionless soil.     

Least‐square support vector machine applied to settlement of shallow foundations on cohesionless soils

This paper examines the potential of least‐square support vector machine (LSVVM) in the prediction of settlement of shallow foundation on cohesionless soil. In LSSVM, Vapnik's ε‐insensitive loss function has been replaced by a cost function that corresponds to a form of ridge regression. The LSSVM involves equality instead of inequality constraints and works with a least‐squares cost function. The five input variables used for the LSSVM for the prediction of settlement are footing width (B), footing length (L), footing net applied pressure (P), average standard penetration test value (N) and footing embedment depth (d). Comparison between LSSVM and some of the traditional interpretation methods are also presented. LSSVM has been used to compute error bar. The results presented in this paper clearly highlight that the LSSVM is a robust tool for prediction of settlement of shallow foundation on cohesionless soil. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

矩形浅基础地基极限承载力的理论解

对于非条形浅基础的承载力的求解,目前国内外学者均采用分步单独考虑地基自重影响的求解方法。为求解矩形浅基础地基极限承载力的理论解,首先假定三维地基滑动面,同时考虑黏聚力、超载和土的自重的耦合影响作用,然后在均布荷载作用下根据极限平衡理论,由塑性体的静力平衡条件得到地基承载力计算公式,最后对影响结果的各参数进行了讨论,得出一些有益的结论;通过算例将文中计算公式与几个典型公式计算结果进行了对比分析。验证了文中公式的实用性。     

浅基础竖向极限承载力的可靠度分析

结合各种地基土的原始载荷板试验资料,用太沙基理论公式、汉森理论公式和魏西克理论公式进行了浅基础极限承载力的计算,对计算模式的不确定性、土性固有的变异性及由其引起的极限承载力的不确定性等进行了研究;根据以上计算结果,计算了各类地基土承载力的可行度指标;结合上部结构的荷载标准及分项系数,计算了各类地基土承载力的分项系数。     

基于统一强度理论的地基极限承载力公式

现有的地基临塑荷载及极限承载力公式均以Mohr-Coulomb强度理论为基础建立的,没有考虑中间主应力的效应,其计算结果一般偏小,没有充分发挥土体强度潜能。基于统一强度理论考虑中间主应力的影响,以Terzaghi公式的假设与原理为基础,导出地基极限承载力公式的一般形式,太沙基地基极限承载力公式是其特例。由于考虑中间主应力的影响,计算的地基承载力比太沙基地基极限承载力要大,可发挥土体的强度潜能,得到一系列的解答。     

基础宽度对地基承载力影响的数值分析

利用数值方法对传统的地基极限承载力的计算公式进行了验证,结果表明传统的理论公式中基础宽度对极限承载力的贡献是正确的。通过数值计算结果,针对目前地基规范中地基承载力特征值限定基础宽度的贡献,研究了地基承载力的合理确定方法,认为地基的承载力应根据实际基础的沉降和地基承载力的安全系数来确定更科学合理。基础宽度对地基承载力的影响已在沉降和承载力安全系数上得到反映,从而计算时不必限定基础宽度,由此可以获得更合理的地基承载力值。     

砂-黏土双层地基极限承载力的数值研究

在实际工程中,常见天然的或通过人工换填形成的上部砂土、下部黏土的层状地基,目前关于这种双层地基极限承载力和破坏机制研究还不够深入。通过有限差分法建立双层地基数值模型,分析基底粗糙程度、砂土剪胀角和超载对地基破坏模式及极限承载力的影响,并根据有限差分法计算结果对强度加权平均法、应力扩散法和冲剪破坏法等现有实用计算方法的估算正确性进行评价。研究结果表明,基底粗糙程度对极限承载力的影响随着砂土内摩擦角的增大而减小;当剪胀角较小时,剪胀角变化对承载力的影响更为明显;当下层黏土强度较小时,超载的作用更明显。强度加权平均法由于低估破坏面影响深度导致砂土层权重较大,计算结果偏大;应力扩散法忽略了砂土剪切强度,在砂土层较厚时出现低估;冲剪破坏法由于可较为精确地计算砂土破坏面上抗剪强度和被动土压力,是3种实用方法中计算最准确的,当砂土厚度和黏土强度较大时,建议按太沙基经验公式对下卧黏土进行局部剪切破坏修正后确定极限承载力。     

埋深基础地基极限承载力的数值求解方法

为确定作用在已知埋深、给定基础形状地基土上的极限承载力,对基底下的土体进行网格划分,先假定一均布荷载作用在此地基土上,运用明德林解的积分公式,结合角点法,编制MATLAB语言程序,求出每个网格节点上附加应力,进而求得每个网格节点上主应力,根据破坏准则,结合程序找出破坏点的坐标,利用MATLAB的图形处理功能,把破坏点的坐标在坐标图中显示出来。继续加大矩形荷载,直至这些破坏点在坐标图中刚好能够形成一个连续的破坏面,此时的矩形荷载即为此地基的极限承载力。此方法不仅可以有效地避免了地基承载力经验公式中一些不合理的假设带来的误差,更符合实际情况,而且可以直观地了解到地基土的三维破坏面。     

Determination of ultimate capacity of driven piles in cohesionless soil: A Multivariate Adaptive Regression Spline approach

The determination of ultimate capacity (Q) of driven piles in cohesionless soil is an important task in geotechnical engineering. This article adopts Multivariate Adaptive Regression Spline (MARS) for prediction Q of driven piles in cohesionless soil. MARS uses length (L), angle of shear resistance of the soil around the shaft (?_shaft), angle of shear resistance of the soil at the tip of the pile (?_tip), area (A), and effective vertical stress at the tip of the pile as input variables. Q is the output of MARS. The results of MARS are compared with that of the Generalized Regression Neural Network model. An equation has been also presented based on the developed MARS. The results show the strong potential of MARS to be applied to geotechnical engineering as a regression tool. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

按单桩极限承载力设计复合桩基方法的可靠度分析

从按单桩极限承载力设计复合桩基的总安全度方法出发，运用可靠度理论，结合工程实例，建立了用该法确定的承载力极限状态方程，进行了可靠度分析与验证。对抗力及各基本变量的敏感性、设计参数不同组合时的安全系数与可靠度指标的关系进行了全面的分析，研究了天然地基承载力满足率ψ的合理取值范围，证实了天然地基满足率ψ≥0.5的必要性。     

电子表格在管桩极限承载力研究中的应用

在预应力高强混凝土管桩极限承载力试验研究中,有大量的检测试验数据需要分析处理,利用电子表格(EXCEL)软件的统计分析功能,能大大地提高数据处理的准确性和效率,对试验研究和综合理论分析具有很大的帮助。     

深层搅拌复合地基的极限承载力预测模型探讨

分析了确定复合地基承载力的现况。根据收集到的复合地基承载力检测资料,用双曲线模型、指数模型、灰色模型对复合地基极限承载力进行了预测,并对模型的预测效果进行了分析对比,提出了适合天津市区复合地基的极限承载力预测模型。对预测值进行了修正。根据预测值建立了极限承载力和承载力特征值的关系。     

复合加载情况下非均质地基上条形基础的极限承载力研究

复合加载情况下精确求解非均质地基上条形基础的极限承载力以及评价影响极限承载力的相关因素,具有很强的工程实用与理论参考价值。基于极限平衡原理,在Mohr-Coulomb破坏准则的基础上,将非均质地基上条形基础极限承载力问题等价为一个边界待定的泛函极值问题。利用变分原理得到与平衡方程相等价的积分约束条件以及相应的欧拉方程与横截条件。引入问题边界条件,利用VC++6.0编制了数值计算程序,求得了复合加载情况下非均质地基破坏时的滑裂面函数与破坏包络曲线。从理论上研究了土体内摩擦角、土体黏聚力、土层强度比与地下水位变化等因素对地基破坏包络曲线的影响。研究结果表明,其解答是地基极限承载力真实解的某一最小上限。     

斜坡地基上高填方路堤极限承载力研究

结合山区高速公路建设的实践,采用大型室内模型试验,找出了荷载作用下斜坡地基上高填方路堤滑动破坏面出现的位置及形态,并确定了其极限承载力的大小。在通用条分法的理论基础上运用Visual Basic编程语言编制了斜坡地基上填方路堤极限承载力计算程序,并应用于该试验模型的计算分析,计算与试验结果的对比分析表明,利用极限平衡通用条分法不仅简单可行,且具有较高的计算精度。     

饱和砂土地基中吸力式桶形基础水平承载力研究

吸力式桶形基础不仅承受着上部结构及自身所引起的竖向荷载,还受到波浪、海流、海风等引起的水平荷载作用,在高纬度海域冬季还可能受到海冰的长时间挤压作用。利用三维有限元模型,研究饱和排水砂土条件下吸力式桶形基础的水平极限承载力和失稳模式,分析缓慢施加水平荷载时吸力式桶形基础失稳破坏机制,探讨不同长径比的桶形基础承载性能,研究桶体内外壁土压力分布情况和转动轴位置,并根据极限平衡解法,推导出饱和砂土地基桶形基础水平极限承载力计算公式。研究结果可为砂土地基条件下的吸力式桶形基础的设计提供参考。     

浅埋平板圆锚竖向拉拔极限承载力计算方法

采用自制可视化试验装置开展了平板圆锚的拉拔模型试验,基于数字照相测量技术对极限拉拔下锚周土体的位移变形场进行了量化分析。在本次试验的埋深比范围内,极限承载力随埋深比增加而非线性增大,但增长速率逐渐减缓;观测到的锚周土体滑动面与地面、锚板所围区域整体呈现出"底大、顶小、径长"的倒喇叭形状;滑动面可用两条直线段来近似描述;极限拉拔力学模型由一个截面直径上小下大的倒圆台和一个等截面圆柱体组成。根据极限平衡条件推导建立了砂土中浅埋平板圆锚竖向拉拔极限承载力的计算方法,该方法对4组试验数据的计算较其他4种方法与试验实测值更为接近,且离散性更小,效果较好。     

Hoek-Brown岩石破坏经验判据确定岩石地基承载力的修正

岩石地基承载力的精确确定,对工程的安全性和经济性非常重要。简要介绍了Hoek-Brown岩石经验破坏判据及其剪切强度形式,并通过确定岩基潜在破坏面上的正应力,计算出岩体自重和岩体瞬时内摩擦角。对基于Hoek-Brown岩石经验破坏判据的岩基承载力的极限解法进行修正,得出剪切破坏模式下含有岩体自重和瞬时内摩擦角的Hoek-Brown岩基承载力修正公式。最后,通过算例证明修正公式的完善性和实用性。     

吸力式沉箱基础极限拉拔承载力的数值分析

作为新型的深水海洋基础型式,吸力式沉箱基础被广泛地用于系泊深水海洋设施中,从而承受巨大的倾斜上拔荷载。在上拔荷载水平分量与竖向分量的共同作用下,吸力式沉箱的承载特性及其工作性能评价是海洋工程设计与建设中的关键技术问题之一。然而现有的理论分析与试验研究并不能满足工程实践的需要,因此,对吸力式沉箱基础的极限承载力分析建立了有限元数值计算方法。当沉箱基础在快速拔出过程中,正常固结黏土处于完全不排水状态,沉箱基础发生整体破坏时表现出反向地基承载力失稳模式,此时沉箱基础所发挥的极限承载能力往往最大。为此,在数值计算中直接假定沉箱基础及其周围土体处于完全不排水状态,针对不同的沉箱长径比,分别确定了在竖向上拔荷载和水平拉拔的单独作用下沉箱基础极限承载力。对比发现：竖向上拔极限承载力有限元解能够较好地与理论计算结果相符合,而水平极限承载力解与理论计算结果存在一定的差异。     

基于迈耶霍夫和汉纳冲剪理论计算地基极限承载力的研究

对迈耶霍夫和汉纳公式计算成层土地基承载力的步骤细化,推导出计算承载力的一般计算模式;运用现场载荷试验结果对计算成层土地基承载力的迈耶霍夫和汉纳公式进行验证,同时对迈耶霍夫和汉纳公式进行适当的修正。计算结果表明,成层土的迈耶霍夫和汉纳计算公式计算步骤的关键在于确定破坏面的极限深度,极限深度的判断对其计算的结果有重要影响。根据大型荷载板现场试验的结果,当土层超过两层时的成层土地基的极限承载力按迈耶霍夫和汉纳理论公式进行计算,其计算结果与实测值基本吻合。     

筒型基础水平向和抗倾承载力的极限分析上限解

海上风电是我国近年来重点发展的能源形式之一,大直径宽浅式筒型基础作为一种新型海上风电基础,具有更好的抗倾覆承载能力,更加适用于我国近海软黏土较多的土质特点;并可以实现岸边预制、海上基础?塔筒?风机整体浮运与安装,具有良好的经济效益。为更好地掌握宽浅式筒型基础的承载特性,针对海上风电基础承受水平向与倾覆荷载较大的特点,开展了数值分析对筒型基础的单向极限承载性能进行研究,得到水平向以及抗倾极限承载力和对应的承载模式;并基于筒型基础的承载模式,建立相应的破坏机动场和速度场,结合虚功方程和内部能量损耗率函数,采用数学软件编程求解了宽浅式筒型基础水平向和抗倾承载力的极限分析上限解,计算结果与数值结果的吻合程度良好。