华体会体育 - 官网 在线留言 联系我们
全国服务热线:

14053632255

您的位置:主页 > 新闻资讯 > 行业资讯 >

行业资讯

华体会体育 - 官网—地下结构可靠度分析研究之进展

来源:hth华体会最新网站点击: 发布时间:2022-05-02 06:31
本文摘要:概要:本文从地下结构可靠度分析必需牵涉到到的几个方面,即岩土参数的概率特征,起到效应的随机分析;针对岩土工程特点的可靠度指标计算方法等讲解了国内外,主要是国内的若干研究成果。还讲解了铁路等部门融合修改隧道设计规范积极开展可靠度研究的方向。关键词:可靠度地下结构岩土参数概率特征1.前言地下结构和其它岩土工程一样,在整个设计过程中不存在大量的不确定性。 传统方法设计时用一个笼统的安全系数来考虑到众多不确定性的影响。对各参数、变量都假设未确定值。这就是常规的定值设计法。

hth华体会最新网站

概要:本文从地下结构可靠度分析必需牵涉到到的几个方面,即岩土参数的概率特征,起到效应的随机分析;针对岩土工程特点的可靠度指标计算方法等讲解了国内外,主要是国内的若干研究成果。还讲解了铁路等部门融合修改隧道设计规范积极开展可靠度研究的方向。关键词:可靠度地下结构岩土参数概率特征1.前言地下结构和其它岩土工程一样,在整个设计过程中不存在大量的不确定性。

传统方法设计时用一个笼统的安全系数来考虑到众多不确定性的影响。对各参数、变量都假设未确定值。这就是常规的定值设计法。

虽然以后对某些参数(如材料的强度)给定时也用数理统计方法找到其平均值或某个分位数值,但没能考虑到各参数的离散性对安全性度的影响。所以安全系数法无法确实体现结构的安全性储备。60年代末期,数理统计和概率方法在结构设计中顺利应用于,希望和灵感了隧道工作者谋求用概率方法研究地下工程中各种不确定性并估算他们的影响。转入70年代,可靠度分析方法不断扩大到更加多的设计领域。

但是,这种方法依然受到一些岩土工作者的赞成和批评。原因在于岩土工程本身的机理比较复杂,有些问题还没充分认识;岩土工程概率方法还处在发展阶段,不少概念还不很具体,计算方法也过于简单;一些人对概率论和方法不很熟知。这些艰难也促成一些岩土工作者潜心钻研,他们吸取地面结构概率分析成果,针对岩土和地下工程的特点积极开展专题研制成功,虽并未几乎解决问题技术上的关键,也获得了尚之信的成果。研究指出,概率和可靠度分析方法在不确定性就越相当严重的问题中就越能表明出有活力来。

1992年,国家技术监督局公布《工程结构可靠度设计统一标准》,作为其它各类工程结构设计联合遵循的准则。铁路、公路、水利、港口等行业先后积极开展结构设计统一标准的编制工作。作为上述各类工程的最重要组成部分的隧道及地下工程,使用概率无限大状态设计也提及日程上来。一些技术难题尚待之后攻下,实用化问题也要同时解决问题。

目前,可靠度分析在地下工程中的应用于正在经历由坚硬到细致,由非常简单到简单再行返回非常简单并转入简单这一过程。2.岩土参数概率特征的研究确认围岩的物理力学参数和完整形变状态时分析地下结构力学不道德的先决条件。

对于最重要的大型结构(如水电站地下厂房等)一般来说要在周围地层钻孔采样并展开一系列试验以获得有关参数。交通用途隧道横向长度比纵向长度小得多,经过的围岩也返变化,一般来说按各类围岩的综合力学参数展开计算出来。引进可靠度后,必需考虑到这些物性参数的概率特征。

这方面的研究成果对地下结构可靠度分析至关重要。2.1围岩分级状态方程的可靠性研究一般隧道设计时都要现场确认该隧道所处的围岩类别。各种围岩分类法都有各自的一套标准。

但由于标准本身经常不存在模糊性或不确定性,或者有所不同人对标准的解读和处置不尽相同,有所不同人对同一围岩的评价结果总体不会渐趋完全一致,明确还会几乎同一。围岩分类的随机性有一点我们更进一步研究。

我国在围岩分类和分级方面有数不少成果,惜各部门还不统一。东北大学林韵梅教授等明确提出围岩稳定性动态分级法,李强明确提出模糊不清聚类分析法。

在动态分析法中对分级状态方程的产于展开可行性分析,应用于数理统计方法对分级状态方程展开研究。在定义分级状态方程可靠性的函数上,用柯尔莫洛夫法对其产于规律展开检验。还明确提出了分级标准和分级方法的评价准则。2.2地质资料的概率处置对于大型地下工程和重点长大隧道都要展开较为精细的地质勘探。

但要从受限的勘探资料中取得隧道全长或大型地下工程周边围岩的地质状况和有关参数,必定不存在不确定性和偶然性。用概率法可增加失误的机率。例如长江科学院包承纲研究员等以概率方法处置水坝地基钻孔之间的地层分界线,获得更加合理的结果。地层中常有一些出现异常地质点不存在,如懦弱夹层、空洞等。

他们对地下工程施工和运营有相当大影响。为此,首先要弄清楚它们经常出现的可能性、大约的方位及其性质,然后通过可靠度分析法去分析它们的影响。Bercher(1979)及Tang(1987)等都对某地区在等价钻孔布置与地质历史推测情况下,对出现异常地质经常出现的概率和统计资料特征做到过估算,再行给与一个不出现异常的先验概率,然后根据一系列钻孔资料按Bayesion公式引得修正的不经常出现概率和牵头产于。2.3土性参数的随机场研究据研究,土性参数变异系数平均0.29,比计算出来模型的不定性影响小得多。

土性参数概率特征经历了两个阶段。早期研究创建在随机变量基础上。

后期研究集中于在随机场理论的应用于上。不难理解,岩土工程的性状是由某一空间范围内岩土的平均值特征所掌控。根据一个个试样求出的统计资料特征称作点特征。

点特征与空间特性之间由一定的关系。空间平均值特征的方差不应大于点特征的方差。

掌控岩土工程可靠度的是土性参数的空间平均值方差而不是点方差。因此,土性参数的概率分析是一个随机场问题。对于空间产于的地层,由于沉积和埋等条件的联系,不同点之间虽有差异又有一定的相关性。

这种相关性将随二点距离的减小而弱化。涉及距离是岩土可靠度随机场研究中的一个最重要参数。有关学者明确提出了涉及距离的物理意义、子集意义及实际计算方法,明确提出了有所不同地层涉及距离的年经验值。研究了有所不同统计资料方法的参数对可靠度分析的影响。

2.4岩体特性统计资料特征的研究尚待强化近几年由于土坡平稳、桩基承载力及地基承载力等方面可靠度分析实用化的必须,推展了土体概率特征的研究。而土性概率特征的研究成果又增进了上述几种典型工程简单可靠度分析。由于岩体的本构关系更加简单,节理、裂隙、层状等对岩体特性影响更加多,岩石地下工程计算出来模型不定性更加引人注目。

对于众多不定性相互作用的岩石工程,更加必须可靠度分析。国内勘查设计部门也累积过大量岩石资料,但用概率方法加以整理的参与掠过较较少。日本在这方面做到过的工作有一点推崇。他们对各类围岩(如花岗岩、晕绿岩、砾岩、砂岩、泥岩等)的主要指标(如单轴抗压强度、传输变形系数、抗剪强度、腊密度等)的产于特征,均值及变异性以及相互关系等都做到过分析整理,这些资料可供参考。

3.起到效应随机分析方法的成果起到效应是可靠度分析中最重要的综合随机变量,它闲置相当大的计算出来工作量。地下结构起到效应的定值分析方法不论是荷载结构模式或地层结构模式,目前大多使用有限元分析,考虑到空间起到时还用三维有限元。

对裂缝、节理发育的岩石地层主要有两种方法:a.依然利用连续介质力学理论,但要谋求体现不倒数岩体特点的本构关系或把节理裂隙的力学性质作为附加条件加以考虑到,然后解法;b.应用于块体理论,谋求关键块。利用量测得的偏移信息反求地层的力学指标也是常用的方法。引进可靠度以后如何在上述各方法基础上展开随机分析时必需解决问题的问题。

3.1随机有限元的进展有限元法在随机介质中的应用于始自70年代初期。当时主要用作岩土理论与形变分析。其基本思路是使用蒙特卡洛模拟法。

该法创建在大量确定性计算出来基础之上,费用更为便宜。结构静力计算出来的随机有限元法70年代中期由瑞典的K.Handa首先明确提出,80年代末日本的Hisada和Nagagri等对随机有限元不作了更为系统的研究。

自此以后随机有限元理论朝着两个方向发展,一是基于引力进行的有限元统计分析;另一是随机场的局部平均值。明确的方法有:纽曼随机有限元法;随机有限元仅次于熵法;有限元一次二阶矩法;随机有限元号召面法;引力随机有限元法等。上述各种方法各有其特点,有的理论上更为森严,但计算出来量大;有的较近似于而计算出来简单。号召面法,引力法及蒙特卡洛法在我国隧道可靠度分析中都已实际应用于。

作为随机有限元的了解,有人还明确提出非线性随机有限元,但该理论正处于尝试中。使用目前风行的随机有限元一般来说不能确认荷载效应的某些数值特征,如均值、方差、涉及矩等,难以确定荷载效应的概率分布及高阶矩,故还无法很好的符合可靠度分析的拒绝。

蒙特卡洛法求出出有概率分布,但计算出来量较小。成都电子科技大学张新培教授明确提出了改良的随机有限元法。该法以有限元为基础,利用荷载列阵与刚性矩阵各元素之间特征函数确认结构各单元荷载效应的特征函数,再行根据特征函数与产于密度函数及数字特征的关系,欲出有荷载效应产于密度函数大力数字特征。此法概念非常简单,更容易实施,较好地符合可靠度分析的拒绝。

hth华体会最新网站

3.2随机块体理论的明确提出和应用于块体理论是我国学者石根华和美国学者R.Goodman首先明确提出的岩体工程分析方法,为岩体洞室和边坡平稳分析修筑了新的途径,在国际上受到重视并获得日益普遍的应用于。块体理论中关于岩体被不倒数的空间平面切割成分离出来块体以及切割成面上的力学参数c、等都作为定值。由于实际岩体不倒数面构成因素简单,同一组不倒数面的产状在一定范围内发生变化,倒数空间平面切割成的变形状空间块体具备随机性。

切割成面力学参数也使随机变量。因此更加合适概率分布。

河海大学王保田、吴世伟明确提出的随机块体理论,用随机抽样法找寻可一动块体的概率,后用一次二阶矩法欲关键块的概率。二者融合可较好的解决问题未知结构面产状概型和力学性态是随机值的问题。

南京航空专科学校的张广健等应用于随机块体理论编成出有计算出来程序,借以对隧道围岩稳定性展开可靠度分析,求出各类围岩的块体平稳可信指标。扣除结论与设计和施工经验大致相同。

若要用现场测算数据统计分析,其结果将更加能体现工程实际。3.3三维随机边界元法的明确提出地下结构的有限元分析尤其是三维分析必须区分许多单元,计算机工作量和对计算机内存的拒绝都相当大。

尤其对无限区域的课题,在一定范围内线性将忽视外方广大区域的影响而带给误差。因此人们的注意力又转至一些边界求解上,适当的边界单元法获得发展。

隧道的边界元分析有其显著的优点,日益受到国内外推崇。针对地下结构分析中参数都具备显著不确定性的特点,随机边界元法的研究和应用于将对隧道可靠度分析起着新的前进起到。

武汉水利电力学院潘国宁等明确提出的三维随机边界法是将边界元计算出来过程作为函数切换过程,再行参数给定时对函数过程做到泰勒进行。通过边界计算出来获得形变和偏移的均值;然后计算出来有关变量对参数的一阶导数和二阶导数在所取均值时的值。最后考虑到参数的变异性来分析计算结果的变异性。

此法公式简练,计算出来工作量小,对隧道分析有最重要参考价值。3.4围岩参数的随机反分析由于围岩的物理力学指标不更容易确认,现场采样试验或必要测试资料也只是获得点特性而不是我们所拒绝的围岩空间平均值特性。因此,利用施工监测获得的偏移信息反演欲出有围岩参数的方法在一定条件下能符合地下结构分析的拒绝。

目前定值的反演分析较为成熟期,已研发出有很多程序可供应用。但是反演分析所依据的信息实际是具有一定离散性的随机变量,可靠度分析也拒绝反分析的结果能回应出有概率特征。因此,随机反分析也渐渐受到重视。专门著作《反演理论》对鼓吹分析概率化有最重要阐述。

同济、北方交大、西南交大岩土和地下工程专业的博士研究生的论文都曾牵涉到隧道随机反分析问题。目前使用的方法有传统的蒙特卡洛法、随机引力法。4.针对岩土工程特点的可靠度分析方法的新发展《工程结构可靠度设计统一标准》在序言一中引荐用一次二阶矩法计算出来结构的可信指标。同时认为对于变异系数相当大、无限大状态方程非线性程度很高等情况,宜用更加准确的方法计算出来。

华体会体育

岩土物性变异性较为大,经常呈现出一定的相关性,如内摩擦角与内聚力之间负相关,容重与传输模量、内聚力等于是以涉及。忽略这些相关性,不会使计算结果经常出现误差。而一次二阶矩法是假设基本变量间是互相独立国家的。

目前针对相关性明确提出两种一次二阶矩的改良方法。一是将涉及变量变成彼此之间涉及的变量,新的变量的方差矩阵是由原变量标准化后的方差矩阵包含。

另一方法是将无限大状态方程的标准差进行后求出分离出来变量作为新的变量的灵敏系数,在新的灵敏系数轻体现与之涉及的另一变量的影响。前法限于于多个涉及的基本变量,后法只限于于两个涉及变量。 对于非线性无限大状态方程,用当量正态法有时计算误差过大,有时容易发散。

此时将蒙特卡洛仿真引进可靠度分析中,只要模型次数多就能获得准确的过热概率值。对于较小的过热概率必须相当大的仿真次数。

为节省机时,可从计算方法上改良。为防止概型白鱼和引进的误差,使用高阶矩放有一点更进一步探寻。对于一些判断准则易受人为因素影响的问题,也可将模糊数学方法引进可靠度分析中,发展沦为模糊不清可靠度分析法。坑道稳定性偏移判断的方法和准则就有很多主观和客观不确定性因素,坑道稳定性模糊不清概率分析法,把坑道稳定性作为一模糊不清随机事件,欲其模糊不清概率,用模糊不清统计分析试验法融合专家综合评判来确认地下坑道周边偏移与坑道稳定性的隶属于函数,推论出有坑道稳定性可靠度计算出来的一般表达式。

5.环绕《铁路隧道设计规范》的修改,隧道可靠性铁路隧道在我国地下工程中占到相当大比例,第二层次的《铁路工程可靠度设计统一标准》也已公布。第三层次的铁路各专业设计规范可靠度设计修改工作已出台日程。针对人们对可靠度理论在隧道中的应用于有猜测态度甚至驳斥这一情况,铁道部再行的组织几批专家展开以可靠性理论为基础修改铁路隧道设计规范的可行性研究,得出结论不切实际的结论,并分别从荷载结构模式、地层结构模式和以工程转换为基础的经验设计模式等几个方面明确提出构建可靠度设计的途径和必须研制成功研究的课题。

该项研究经铁道部的组织专家评审竣工验收,人为结论准确,所建议的隧规改革目标具体,路径不切实际,可作为今后隧规改革的指导性文件。为了使铁路隧道设计规范按可靠度设计加以修改这一可玩性较小的工作能逐步深入开展,铁道部主管部门已立项积极开展《按可靠度理论改动隧规的基础性研究》。

研究内容还包括围岩物性指标及埋藏隧道围岩断裂压力统计资料特征研究;深挖出隧道覆土荷载统计资料特征研究;明洞、棚洞碎石荷载统计资料特征试验研究;衬砌混凝土偏压构件抗力计算方法及偏压强度统计资料特征研究;隧道衬砌几何特征研究等。由铁路各高校分别分担。铁路高校研究生论文选题也开始改向隧道可靠度设计这一领域。与此同时,有关院校对人防工程按可靠度设计也明确提出过方法及若干建议。

水电部门针对工程特点于是以对隧道工程的起到及起到效应展开统计资料参数整理。6.结束语我国岩土工程领域可靠度研究虽然跟上较早,但发展迅速。牵涉到的课题很多,有些方面研究的广度与规模有可能多达国外。

地下工程及作为岩石工程的最重要组成部分其可靠度研究也在相互影响和推展下陆续进行。但由于可玩性大,牵涉面甚广,总体上还正处于发展阶段。岩石隧道方面研究较较少;针对岩土特点的可靠度分析法还有待拓宽;可靠性研究与岩土力学机制之间的紧密结合尚待强化。

可靠度牵涉到是地下结构设计发展的必定拒绝,必定推展工程技术界去更进一步拓展。.。


本文关键词:地下,结构,可靠,度,分析研究,之,进展,hth华体会最新网站,概要

本文来源:华体会体育-www.zibozhenneng.com

新闻资讯

联系我们

QQ:413306823

手机:14053632255

电话:081-446513185

邮箱:admin@zibozhenneng.com

地址:新疆维吾尔自治区和田地区九寨沟县升过大楼41号