三轴试验抗剪强度指标线性回归方法的讨论

利用线性回归统计抗剪强度指标是岩土工程中的常用手段。对于常规三轴试验,可以通过线性拟合p-q曲线或者拟合大小主应力的方法来求解抗剪强度参数,并给出了这两种方法的完整计算公式,同时应用矩法和线性回归方法统计了小浪底64组320个固结排水三轴试验和多个水利工程大坝填筑料的试验资料,发现对于常规三轴试验,拟合p-q曲线求解抗剪强度参数存在高估摩擦系数、低估粘聚力的问题;利用概率理论对两种方法进行了对比分析也发现了同样的趋势。因此,根据常规三轴试验统计抗剪强度参数时采用直接拟合大小主应力更为合理。     

水利水电工程岩基抗剪强度参数二维分布模型构造的Copula方法

基于国内103个水利水电工程1 174组岩基抗剪强度试验数据,采用Copula函数研究岩基抗剪强度参数联合分布模型,探讨水利水电工程中岩基抗剪强度参数联合分布模型构建方法。利用最小二乘法求出岩基抗剪强度参数试验数据的相关统计参数,基于AIC准则识别出岩基抗剪强度参数边缘分布。选择4种Copula函数构造岩基抗剪强度参数二维分布模型,探讨了基于Copula函数的岩基抗剪强度参数二维分布模型的优越性。结果表明：水利水电工程岩基抗剪强度参数存在明显的统计负相关性。Copula方法能够构造具有任意边缘分布和任意相关结构的岩基抗剪强度参数联合分布模型,它为构造抗剪强度参数联合分布模型提供了一种简便的工具。已知岩基抗剪强度参数的边缘分布函数和相关系数不能唯一确定岩基抗剪强度参数的联合概率分布模型,在抗剪强度参数边缘分布函数和相关系数完全相同的前提下,不同Copula函数建立的抗剪强度参数联合概率分布模型差异显著。与常用的抗剪强度参数二维正态分布模型相比,基于Copula函数的抗剪强度参数二维分布模型具有较强的灵活性,它能更好地拟合原始观测数据。水利水电工程中惯用小值平均法确定标准值,当摩擦系数取较小值时,不同Copula函数构造的黏聚力的条件累积分布函数差异显著,这将对抗剪强度参数标准值的选取以及相应的设计方案具有明显的影响。     

对“关于抗剪强度C,值统计方法的思考”一文的讨论

1引言粘聚力C,内摩擦角是抗剪强度的两个指标,《岩土工程勘察规范》（GB50021－94）［‘］对C,9标准值的确定,是通过将两个指标分开进行统计后得到的。夏文’‘’指出了这种方法存在的缺陷,建议把C,9作为一个整体进行统计,进而导出了一种计算C,9标准值的新方法。但文中涉及到的一些基本概念并不明确,特与夏明诚同志商榷。2对“抗剪强度方差SS”概念的讨论通观全文,夏明诚同志提出的一套理论都是建立在抗剪强度方差S3这一概念的基础之上,文中对抗剪强度方差Sf是用n条抗剪强度包线的样本方差来估计,笔者认为这不符合统计学的…     

基于强度折减概念的滑坡稳定性三维分析方法(I)：滑带土抗剪强度参数反演分析

滑带土抗剪强度是滑坡稳定性分析和防治工程设计中十分重要而又难于确定的参数之一。因此,基于临界状态假定的二维反分析方法得到了广泛应用。但是,自然界发生的滑坡基本上呈三维形态,其主滑方向有时变化也较大,使得有必要研究一种滑带土抗剪强度的三维反分析方法和滑坡稳定性的三维评价方法。笔者建议了一种基于强度折减概念的滑带土抗剪强度反分析方法,即通过逐步折减滑动面的强度参数,使滑动面的塑性区完全贯通,此时,塌滑体处于极限状态,所用强度参数即为滑带土的平均抗剪强度参数。从洪家渡水电站1#塌滑体计算成果来看,反演的滑带土摩擦角较二维反演值低4.1?,反映了滑坡体的三维效应,验证了所建议方法的可行性。     

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。     

黄河某高拱坝岩体力学参数的选取

在对比国内外各种选取岩体力学参数方法的基础上,对黄河某高拱坝坝址区主要岩层中生代二长岩和三叠系变质砂岩采用现场原位试验和数据统计方法获取岩体力学参数。用刚性圆形承压板法进行岩体变形试验,建立了岩体纵波波速与变形模量的拟合关系,用最小二乘回归法处理变形数据。用平推法直剪试验进行岩体抗剪断强度试验,用 - 点群中心法处理直剪试验数据。软弱带取样后进行室内断层泥物理力学性质试验,运用岩土工程勘察规范中参数统计经验公式来获得各软弱带的抗剪参数。点群法求得的各抗剪指标总体上与原位试验得到的结果相一致,证明该法可用于岩体力学参数选取。     

线性回归抗剪强度指标方法的改进

准确计算土体抗剪强度指标的大小对于评估岩土工程的安全性和经济性有十分重要的意义。目前常用线性回归方法来统计抗剪强度指标。通过研究发现,目前使用的线性回归方法在样本容量增加时,得到的标准差和变异系数会随之变小,当样本容量趋于无穷时,计算值会趋于0。因此,现有方法无法反映抗剪强度指标真实的变异性,统计得到的抗剪强度指标可能不准确。对一简单算例以及小浪底心墙防渗料的64组320个三轴试验成果统计验证了这一问题。本文以概率论为基础,提出了考虑因变量变异性的改进加权线性回归方法,其计算结果是稳定的,不随样本容量而变化。使用改进后的方法对算例和小浪底心墙防渗料的抗剪强度指标重新进行了统计,其结果与矩法十分接近,证实了改进方法的正确性和实用性。     

基于三维形貌的岩石节理抗剪强度计算模型

JRC-JCS模型在岩土工程领域被广泛应用,但也存在一定缺陷：其一,粗糙度系数JRC的二维性不能综合表征节理表面形貌的各向异性;其二,抗压强度系数JCS不能全面反映材料属性对节理剪切力学行为的影响。借助三维激光扫描和3D打印技术,浇筑具有自然节理形貌的人工节理试样,对其进行常法向应力下的剪切试验。将试验结果和理论推导相结合,建立了含有三维形貌参数和抗拉强度参数的抗剪强度模型。通过室内试验以及模型对比,分析了法向应力和三维形貌特征对岩石节理的抗剪强度以及剪胀角的影响。结果表明：节理剪切是以张拉为主导的破坏模式,而不是单纯的压缩破坏。不同的三维形貌特征会得到不同的初始剪胀角。随着法向应力的增大,峰值剪胀角减小,通过研究剪胀效应中峰值剪胀角的变化规律,可用于计算岩石节理的抗剪强度。     

基于非线性规划法的滑动面抗剪强度参数优化

实际工程中,由于土质的不均匀性、试验条件限制、取样和运输过程产生扰动等因素的制约,使得岩土抗剪强度参数的试验值与实际相差太大。为了取得可靠的计算参数,有必要对滑动带土的抗剪强度参数C,φ进行优化,本文根据滑坡的变形发展阶段确定了合理的稳定系数后,利用Microsoft Excel非线性规划求解器的既约梯度法,对边坡的抗剪强度参数进行了优化,得到了可靠的滑坡稳定系数和抗剪强度参数。     

确定边坡最危险滑动面的计算机模拟

边坡稳定性分析 ,关键是确定潜在的滑动面 ,目的是有利于工程安全。本文编制了二、三维计算机模拟程序 ,在二维模拟中提出了四种计算模式 ,三维模拟中考虑了空间、荷载、渗流效应 ,结合工程实例对边坡进行模拟并对土层抗剪强度参数进行了反演 ,模拟计算与实测结果吻合 ,模拟出的抗剪强度参数平均值与实测的抗剪强度参数标准值相当     

边坡岩土体抗剪强度的逆向迭代修正反演方法

针对已滑动或有明显变形的边坡,取定稳定系数值进行反演分析是确定岩土体抗剪强度的重要手段。当边坡滑动面穿越多层岩土体时,盲目地抗剪强度试算反演明显不合理。为解决此问题,构造以多层岩土体抗剪强度为输入,以GeoSlope计算得到的稳定系数、滑面剪入口和剪出口位置为输出的BP神经网络,基于取定的稳定系数和现场测定的滑动面剪入口和剪出口位置,通过重复执行“逆向反推-误差校验-样本修正”实现岩土体抗剪强度的逆向迭代修正反演。工程实例验证结果表明,该方法获取的岩土体抗剪强度基本合理,可供小型边坡防护工程设计参考。该方法成功地规避了BP神经网络以已知信息为输入、以待反演参数为输出的传统做法在解决该问题时为欠定的局限性,对样本库样本数量的要求降低且具有较好精度。     

基于节理面三维形貌的岩石节理抗剪强度计算模型

JRC-JCS模型在岩土工程领域被广泛应用,但也存在一定缺陷:其一,粗糙度系数(JRC)的二维性不能综合表征节理表面形貌的各向异性;其二,抗压强度系数(JCS)不能全面反映材料属性对节理剪切力学行为的影响。借助三维激光扫描和3D打印技术,浇筑具有自然节理形貌的人工节理试样,对其进行常法向应力下的剪切试验。将试验结果和理论推导相结合,建立了含有三维形貌参数和抗拉强度参数的抗剪强度模型。通过室内试验以及模型对比,分析了法向应力和三维形貌特征对岩石节理的抗剪强度以及剪胀角的影响。结果表明,节理剪切是以张拉为主导的破坏模式,而不是单纯的压缩破坏。不同的三维形貌特征会得到不同的初始剪胀角。随着法向应力的增大,峰值剪胀角减小,通过研究剪胀效应中峰值剪胀角的变化规律,可用于计算岩石节理的抗剪强度。     

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。     

边坡岩体抗剪强度参数的非线性确定方法

影响工程岩体抗剪强度参数的因素很复杂,建立定量与定性相结合的多指标综合模型可有效地确定岩体抗剪强度。将多元非线性统计方法引入到岩体抗剪强度指标的研究中,选取了12个影响岩体抗剪强度的定性、定量指标,通过收集到的大量工程数据,分别建立凝聚力和内摩擦角非线性显式方程,决定系数分别为0.992 729,0.999 998。该方法可考虑定量、定性因素的影响,经现场实测数据验证,该模型具有较高的计算精度。运算过程简单,可方便工程现场使用,具有较高的工程实用价值。     

土坡稳定分析中强度理论的应用及考虑因素

土体的抗剪强度是土体稳定性计算分析中最重要的计算参数，同一种土样的试验过程中由于试验条件的不同会得到不同的强度指标，只有了解土体实际受力状态并在土工试验过程中来尽可能准确的模拟实际状态，由此得出的抗剪指标才是真正可用的，本文介绍了饱和土和非饱和土抗剪强度的计算方法以及影响土体抗剪强度的因素，有助于岩土工程师对实际情况的处理作出正确的判断。     

关于水土压力计算及抗剪强度指标选用的探讨

抗剪强度指标是岩土计算中的重要参数,不同试验条件下的抗剪强度指标如何在工程实践中应用关乎工程的安全稳定与否,这一问题一直是工程界争论的热点.从基本概念入手,对一些似是而非的概念进行了梳理,提出了水土合算无实际工程意义,有效自重压力不能等同于有效应力的论断,概括了工程实践中如何选用抗剪强度指标的基本思路,期望能对正确理解土力学原理及工程实践有借鉴指导意义.     

有限数据条件下边坡可靠度分析的Bootstrap方法

基于Bootstrap抽样技术提出了有限数据条件下边坡可靠度分析方法。简要介绍了传统的边坡可靠度分析方法。采用Bootstrap方法模拟了抗剪强度参数概率分布函数的统计不确定性。以无限边坡为例研究了抗剪强度分布参数和分布类型不确定性对边坡可靠度的影响规律。结果表明：基于有限数据估计的样本均值、样本标准差和AIC值具有较大的变异性,这种变异性进一步导致了抗剪强度参数概率分布函数存在明显的统计不确定性。在考虑抗剪强度参数概率分布函数的统计不确定性时,边坡可靠度指标应为具有一定置信度水平的置信区间,而不是传统可靠度分析中的固定值。边坡可靠度指标的置信区间变化范围随安全系数的增加而增大,同时考虑分布参数和分布类型不确定性计算的可靠度指标具有更大的变异性和更宽的置信区间变化范围。Bootstrap方法为有限数据条件下抗剪强度参数概率分布函数统计不确定性的模拟以及边坡可靠度的评估提供了一条有效的途径。     

粘土固结不排水三轴连续剪与分级剪试验的对比

对15组粘土分别进行分级剪与连续剪试验,分析、对比、统计检验试验数据得出,两种方法所得的抗剪强度参数C、及C′、′无显著差异,而连续剪所得的C值与分级剪所得的C′值有一定的差别。只有通过对连续剪所得的C值进行适当修正,粘土的固结不排水连续剪切试验结果才更加接近分级剪切试验结果。     

某滑坡软弱夹层抗剪强度取值方法的研究

文章主要针对软弱夹层抗剪强度取值所存在的争议，通过对贵州新街子滑坡的软弱夹层分别选择比例极限、屈服极限及峰值作为剪应力值，采用最小二乘法获得比例抗剪强度、屈服抗剪强度和峰值抗剪强度。以参数选取中应用较为成熟的反分析方法推求力学性质参数c、φ值作为判据对以上3种参数进行比较。计算结果表明：本滑坡软弱夹层中由于含泥量较大，而且粘塑性较强，屈服抗剪强度和反分析得到的抗剪强度偏差最小，比例抗剪强度偏差最大，峰值抗剪强度居中。并以此3种抗剪强度进行天然状态下滑坡稳定性验算，结果表明选用比例极限抗剪强度与当前滑坡的地质现象不符，选用峰值极限抗剪强度安全储备较低，而选取屈服极限抗剪强度最为合理。用此参数进行设计，滑坡已经得到了良好的治理。在取值研究中认为采用试验与反分析相结合的方法确定滑坡稳定性计算参数是比较合理的。以上结论为滑坡中软弱夹层抗剪强度取值的选择提供了重要的依据。     

超高台阶排土场散体块度分布规律及抗剪强度参数的研究

“明显的粒径分级”是超高台阶排土场的重要特征,而散体岩土块度分布及其抗剪强度参数是影响超高台阶排土场稳定性和灾害防治的两个关键因素。针对江西某铜矿排土场,开展了现场粒径调查和散体室内试验研究,探讨了排土场散体岩土块度随排土场高度变化的分布规律,分析了散体岩土块度分布参数与其物料抗剪强度参数的定量关系式。研究结果表明,平均粒径 、粗料含量P>5 mm和最大粒径是随排土场高度的增加而明显减小,这表明排土场的堆积散体具有“明显的粒径分级”现象;“Gandin-Schuhmann模型”拟合的分布参数与排土场高度呈递减函数;分布参数B越大,粒度组成中粗颗粒含量越多,剪切强度参数内摩擦角φ值越大,且分布参数B与内摩擦角φ呈指数函数关系。研究成果可为超高台阶排土场稳定性分析及灾害防治提供理论依据。