基于物质点法的边坡稳定可靠性和大变形分析

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xujin2003cn
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着可靠性理论被引入到岩土工程问题中,可靠性分析功能函数计算次数多与岩土工程隐式功能函数计算速度慢的矛盾日益凸显。代理模型方法通过将隐式功能函数拟合为显式函数,基于此显式函数进行可靠性分析,这可以节约大量的计算时间成本。本文基于Kriging代理模型方法进行边坡稳定可靠性分析。目前,大多数的边坡稳定可靠性问题都是基于均质边坡的随机变量模型,为了分析土性参数实际存在的空间变异性、随深度变化的非平稳特性对边坡稳定可靠性的影响,本文采用了平稳随机场和非平稳随机场模型。同时,本文基于物质点法分析了土体软化和率效应对边坡大变形的影响。主要的研究内容概括如下:(1)提出了基于主动学习和最小维度距离策略的Kriging可靠性分析方法。通过主动学习算法选取候选样本点,当其与样本集中各点在标准正态空间中的维度距离均大于某给定最小维度距离时,该点才加入样本集,否则舍弃该点,重新选点。通过这样的最小维度距离策略实现最优选点,避免所选样本点彼此邻近,造成信息冗余。通过数值算例验证可知,本文提出的基于主动学习和最小维度距离策略的Kriging可靠性分析方法—AK-MDDS(Active learning Kriging method based on Minimum Dimensional Distance Strategy)比直接蒙特卡洛方法以及文献中其他Kriging可靠性分析方法(如AK-MCS方法和基于欧拉距离策略的主动学习Kriging方法)在保证工程计算精度的情况下,所需调用的功能函数次数更少,计算效率高,在随机变量数目较多时效果更加明显。(2)采用物质点强度折减法求解边坡稳定安全系数,基于随机场模型进行边坡稳定可靠性分析,并建立了一种失效样本预测框架。采用平稳、非平稳随机场模型可以描述边坡土性参数的空间变异性,更符合实际情况,但此时随机变量数目众多,为提高边坡稳定可靠性分析的计算效率,采用了本文提出的AK-MDDS方法。算例表明,与其他Kriging可靠性分析方法相比,AK-MDDS的确能够显著减少功能函数调用次数(即采用物质点强度折减法求解边坡稳定安全系数的次数),并具有更高的拟合精度。通过拟合的代理模型预测边坡安全系数,选出失效样本,用物质点强度折减法求其精确安全系数,与预测安全系数进行对比得到相对误差,并依据相对误差将一部分预测为安全但安全系数最接近1的样本也补充为可能失效样本,与之前选出的失效样本一并作为下一步大变形分析的分析样本。(3)采用物质点法对选出的样本进行大变形分析,考虑土体软化、率效应以及土性参数空间变异性对边坡大变形的影响。分析表明,边坡破坏时其滑出距离与土体软化参数—土体95%重塑程度时的累积塑性剪应变和重塑强度比呈现负相关性,但滑坡量几乎不受土体软化的影响;滑出距离、滑坡量均与表征土体率效应的参数—参考剪应变率呈现正相关性,而与率应变参数呈现负相关性;如果不考虑率效应,会高估滑坡体在滑动和沉积过程中对构筑物的冲击压力和静压力作用。通过对比是否考虑土性参数沿深度的变化可知,基于非平稳随机场的边坡模型相对于基于平稳随机场的边坡模型失效概率更低,滑出距离更近,滑坡量更小,所以忽视土性参数沿深度的变化会使得分析结果偏于保守。通过对边坡大变形分析的结果统计可知,边坡的最大位移为指数型分布,滑出距离和滑坡量近似为正态分布。当边坡具有某安全系数时,其滑坡的最大位移存在上下限,该上下限与安全系数之间存在线性关系;其滑出距离存在下限,该下限与安全系数之间存在线性关系;其滑坡量存在上下限,该上下限与安全系数之间存在指数型关系。本文分析了这些上下限值,这对工程上进行滑坡风险分析有一定的指导作用。
其他文献
随着我国综合国力的迅速增强,城市化建设逐步进行,土建行业迎来了蓬勃的发展时期。泵送混凝土技术因其施工的灵活高效性、质量的稳定可靠性而被广泛应用于各类工程之中,但其仍存在混凝土早期易开裂、泵送高度受限、混凝土侧压力高、粗骨料含量低、环保性欠佳、工程造价高等缺点。后掺骨料工艺是一种将抛填骨料技术应用于建筑结构工程领域的新型绿色混凝土施工工艺,其原理是先将浆体泵送至工作面处,再通过机械设备将一定组分的大
学位
重庆地区由于山地地形环境特殊,森林火灾人工灭火有较大难度。无人机技术通过非接触性的处置方式,已越来越多地应用于应急救援的各个方面。总结森林火灾发生发展规律,本文结合2022年重庆山火扑救实践对无人机应用的可行性、适用性以及战法进行探讨,为应用无人机扑救各类森林火灾提供参考。
期刊
安全壳是用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去,以保护公众免遭放射性物质的伤害。万一发生罕见的反应堆的失水事故时,安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。安全壳结构的预应力损失主要由混凝土的徐变引起,因此在设计、施工和维护期间,徐变是安全壳结构需要考虑的重要因素之一。徐变是混凝土结构或者材料在长期恒定荷载作用下,变形随时间增长的现象。安全壳受到纵向预应力筋的约束,而且环向预应力筋还为混凝土
学位
为解决混凝土过早剥落导致型钢与混凝土粘结退化,造成承载力、抗震性能、耐腐蚀性和耐火性的大幅度降低等问题,本文采用具有应变硬化、多缝开裂和超高韧性的UHTCC代替混凝土与型钢组合的型钢UHTCC组合结构。型钢UHTCC粘结滑移性能决定组合结构的受力性能、破坏形态、承载能力和耐久性等,而已有的型钢混凝土粘结滑移性能不适用于型钢UHTCC。综上,本文结合试验、理论和数值模拟的研究方法来研究型钢UHTCC
学位
期刊
传统计算方法中对于厚度较大的结构由于剪切变形理论的不统一,以及传统方法自身的不足,在求解高阶大单元大变形上并不可靠,精度和效率都不令人满意,尤其是低阶方法(如有限元法)中常遇到的闭锁问题更令其不能作为准确方法来直接来指导计算,可靠的用于实际工程。由钟宏志提出,将数值积分和微分求积法结合起来求积元法作为弱形式求解微分方程方法中的一种在多个计算分析领域展现出来良好的应用前景,不仅拥有传统有限元方法的优
学位
装配式混凝土结构实现了建筑结构的工业化生产,能够提高施工质量并且缩短施工周期,同时降低能源消耗,更有利于环境的保护,得到了国家的大力发展,但其由于半刚连接的存在,降低了结构的整体刚度,限制了其在高烈度区的发展。层间隔震技术是近代发展而来的结构振动控制技术,其能适用于刚度相差较大的建筑结构,现有工程实例验证了其提高结构抗震性能的有效性,保证了结构在大震下的安全,因此,在装配式混凝土结构中采用层间隔震
学位
在国家建设持续高速发展背景下,各种灭火救援任务不仅数量增加而且更加复杂,对传统消防救援设施提出了新的挑战。在灭火救援中引入无人机,有助于更好地应对灭火救援中的各种复杂情况,提高救援效率,实施全方位多角度的灭火救援服务,是一项值得大力推广的新技术。文章对无人机应用于灭火救援的优势进行分析,探讨了无人机的技术要点和优势价值,提出了无人机在不同灭火救援场景中应用方法,为灭火救援中无人机高质高效应用提供了
期刊
近年来,我国不断明确建筑行业绿色低碳的高质量发展方向,混凝土的绿色化已成趋势。而现代社会应用广泛的泵送混凝土为满足其可泵性,具有单方混凝土水泥用量大、粗骨料粒径偏小等特点,导致现浇混凝土存在早期开裂的问题,并且水泥生产制备排放大量的CO2,是高碳排放行业。后掺骨料混凝土施工工艺,是在施工作业面上通过专用设备对泵送混凝土进行二次投料,利用粗骨料取代部分混凝土的体积分数形成“骨料嵌锁型混凝土”。后掺骨
学位
随着交通、水利水电、生态修复等工程的不断发展和深化,形成众多的人造高边坡,这些高边坡一旦失稳或坍塌,将对生命财产构成巨大威胁,因此有必要对高边坡进行监测,而裂缝作为边坡的主要病害和安全指标,很难通过人为直接检测,所以本文提出一种基于无人机影像的裂缝检测法,主要工作如下:1、图像获取与预处理采用先高空确定裂缝位置再低空最佳角度拍摄的方式获取高边坡裂缝图像,采用张氏标定法对摄像机进行标定以获取校正参数
学位