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基于贝叶斯网络的自由场地震液化沉降评估

振动与冲击 2018年第18期37卷 177-183页

作者：唐小微白旭胡记磊大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116023 华中科技大学土木工程与力学学院武汉430074

基于贝叶斯网络方法,综合考虑地震参数、土体参数和场地条件等12个影响因素,结合场地的液化势和液化潜能指数,建立了地震液化沉降的贝叶斯网络评估模型。通过算例分析,与径向基神经网络方法和I&Y简化计算方法的评估性能对比,发现地震液... 详细信息

基于贝叶斯网络方法,综合考虑地震参数、土体参数和场地条件等12个影响因素,结合场地的液化势和液化潜能指数,建立了地震液化沉降的贝叶斯网络评估模型。通过算例分析,与径向基神经网络方法和I&Y简化计算方法的评估性能对比,发现地震液化沉降的贝叶斯网络评估模型的优势明显;该模型不仅有较好的评估精度和可靠性,而且还可以进行逆向因果推理。对两个机器学习模型进行敏感因素分析发现,在12个影响因素中,地表峰值加速度、地震持续时间和标准贯入锤击数为较敏感因素,和I&Y简化算法考虑的参数基本一致。

关键词：地震液化自由场地沉降贝叶斯网络评估

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非饱和土渗透数值计算及模拟公式研究

非饱和土渗透数值计算及模拟公式研究

作者：胡记磊沈阳大学

学位级别：硕士

在采矿、水利、交通、地质和岩土等工程中常常会遇到关于非饱和渗流的问题。由于非饱和土的特性和工程性质不再符合经典土力学的概念和原理,而且非饱和渗流深藏于地下,可预知性较差,影响因素非常复杂,对人类工程活动造成的影响巨大,因此... 详细信息

在采矿、水利、交通、地质和岩土等工程中常常会遇到关于非饱和渗流的问题。由于非饱和土的特性和工程性质不再符合经典土力学的概念和原理,而且非饱和渗流深藏于地下,可预知性较差,影响因素非常复杂,对人类工程活动造成的影响巨大,因此,非饱和土渗流在各工程领域中应用问题的研究已成为日益紧迫的研究课题。本文通过数值计算和试验研究两个方面,对非饱和土的渗透规律及渗透深度与湿度关系式的确定进行了深入研究,给出了较为合理且有一定应用价值的入渗深度模拟公式,该公式的使用非常简捷方便,适合于广大工程技术人员的使用。本文的主要研究内容如下: （1）介绍了非饱和土的基本特性以及渗流基本微分方程。在非饱和渗透理论基础之上,利用理查德兹渗透方程常用的土壤水力本构关系式,推导出土壤水土势函数及其各阶导数公式,提供给非饱和渗透数值计算使用。（2）研究菲利普的渗透速度计算公式,在合理的无时间差分变量计算模型基础之上提出更简捷的渗透深度与含水量模拟解析公式。同时,建立一种新型的模拟公式计算法,将渗透深度与土壤含水量的函数关系（如指数、对数、幂函数等）转换为线性函数关系。然后用最小二乘法理论及相应的计算机程序模拟计算其函数关系的系数,并给出相关度较高的模拟公式。（3）制备出非饱和渗流试验装置,测量了非饱和土壤的渗透深度,绘制出土壤的渗透深度与湿度的关系曲线,进一步阐述非饱和渗透的规律,同时,介绍了试验的原理及试验装置的操作。最后,通过测得的入渗深度数据论证得出非饱和渗透深度模拟公式是合理快捷的。

关键词：非饱和土渗流试验装置入渗深度数值计算模拟公式

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基于贝叶斯网络的地震液化概率预测分析

岩土力学 2016年第6期37卷 1745-1752页

作者：胡记磊唐小微裘江南大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学土木工程学院岩土工程研究所辽宁大连116024 大连理工大学信息管理与信息系统研究所辽宁大连116024

基于解释结构模型和因果图法,选取12个具有代表性的定性和定量因素,在大量数据不完备的情况下提出了建立贝叶斯网络液化模型的方法。以2011年日本东北地区太平洋近海地震液化不完备数据为例,采用总体精度、ROC曲线下面积、准确率、召回... 详细信息

基于解释结构模型和因果图法,选取12个具有代表性的定性和定量因素,在大量数据不完备的情况下提出了建立贝叶斯网络液化模型的方法。以2011年日本东北地区太平洋近海地震液化不完备数据为例,采用总体精度、ROC曲线下面积、准确率、召回率和F_1值5项指标对模型进行综合评估,并与径向基神经网络模型进行对比。结果表明:贝叶斯网络液化模型的回判和预测效果都优于径向基神经网络模型,且对于数据缺失的样本的预测效果也较理想。此外,该模型对于不同土质的液化评估均有较好的适用性。分类不均衡和抽样偏差会对模型的学习和预测效果产生很大影响,建议应同时采用上述5项评估指标进行综合评估模型的优劣。

关键词：地震液化贝叶斯网络解释结构模型因果图法概率预测评估指标

双向地震作用下地铁车站改进截断墙抗液化上浮机制研究

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地震工程与工程振动 2023年第3期43卷 181-188页

作者：胡记磊杨兵庞璐欧三峡库区地质灾害教育部重点实验室三峡大学湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

截断墙法能减小地震过程中因地基液化导致的地下结构上浮,但难以防止地震结束后由超孔压消散引起的结构上浮。此外,已有研究未考虑竖向地震对抗上浮效果的影响。因此,在截断墙的基础上增设抗拔梁与碎石土层,采用有限元-有限差分耦合方法... 详细信息

截断墙法能减小地震过程中因地基液化导致的地下结构上浮,但难以防止地震结束后由超孔压消散引起的结构上浮。此外,已有研究未考虑竖向地震对抗上浮效果的影响。因此,在截断墙的基础上增设抗拔梁与碎石土层,采用有限元-有限差分耦合方法,分析了改进截断墙的最优参数设计及在双向地震下的响应规律。结果表明:设置碎石土层在震后的抗浮效果明显,抗拔梁的搭接长度为1.5 m时足以防止结构上浮;强震下截断墙法只能在一定程度上抑制结构上浮,在震后的上浮量也较大,而改进的截断墙法在震中能有效地抑制结构上浮,在震后结构基本不上浮;设置改进的截断墙能在一定程度上减轻地震过程中车站结构所受的内力。

关键词：双向地震地铁车站液化上浮改进截断墙法机制

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液化夹层对浅基础结构隔震响应的影响

土木与环境工程学报(中英文) 2023年

作者：胡记磊沈文翔杨兵三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室三峡大学土木与建筑学院

砂土液化夹层既会造成地基失效破坏，又会对上部建筑起到减震作用，而覆盖层可以减小建筑沉降，却会放大地震作用，因此，有必要考虑结构与土相互作用下液化夹层和覆盖层对建筑的隔震耦合影响。基于Biot两相饱和多孔介质动力耦合理论，... 详细信息

砂土液化夹层既会造成地基失效破坏，又会对上部建筑起到减震作用，而覆盖层可以减小建筑沉降，却会放大地震作用，因此，有必要考虑结构与土相互作用下液化夹层和覆盖层对建筑的隔震耦合影响。基于Biot两相饱和多孔介质动力耦合理论，采用有限元和有限差分耦合动力分析方法，分析了不同地震强度、砂土密实度Dr和液化层厚深比K（考虑液化夹层和覆盖层耦合作用）对上部结构的隔震的影响。结果表明：结构加速度谱比随震动强度增加先减小后趋于稳定，当震动强度超过某阈值时，液化层隔震效果不再增加；松砂（Dr=30%）的隔震效果优于中密砂（Dr=50%）和密砂（Dr=70%），但会产生不可忽略沉降危害，而密砂虽然会更好地抑制建筑沉降量，但在短周期内会起到加震作用；考虑覆盖层和液化层的耦合作用，发现存在K值区间（0.3

关键词：液化夹层浅基础隔震基础沉降数值模拟

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浅埋地铁车站的抗液化上浮改进措施数值分析

防灾减灾工程学报 2019年第5期39卷 778-786,878页

作者：白旭唐小微胡记磊大连理工大学岩土工程研究所辽宁大连116024 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

在强震中,位于饱和可液化地基中的地铁车站会因土层液化而发生上浮灾害,已有的抗液化上浮措施都具备一定减小结构上浮的效果,但仍有改进的空间。本文采用FE-FD耦合方法,分析了在地铁车站周围设置钢板桩截断墙、碎石土排水层及改进的截... 详细信息

在强震中,位于饱和可液化地基中的地铁车站会因土层液化而发生上浮灾害,已有的抗液化上浮措施都具备一定减小结构上浮的效果,但仍有改进的空间。本文采用FE-FD耦合方法,分析了在地铁车站周围设置钢板桩截断墙、碎石土排水层及改进的截断墙和改进的碎石排水层措施的地震上浮响应情况,对比了各措施的抗上浮效果,并分析了其工作机理。结果表明:在地铁车站周围设置碎石土层和截断墙的方式都能在一定程度上抑制地铁车站上浮,其中改进的碎石土层和改进的截断墙措施的抗上浮效果都要优于其同类别的方式。改进碎石土层措施主要是通过抑制土层的超孔隙水压力累积来起到抗上浮的作用,而设置改进截断墙方法是通过抑制土体液化后的流动变形来减小结构的上浮。在这两种改进措施中,改进的截断墙方式在不同地震强度作用下其抗上浮效果都更明显,但结构加速度响应的放大效应显著。此外,这两种改进措施对结构的最大剪力和最大弯矩影响较小,但会削弱地铁站结构中柱的最大轴力,这对结构的抗震是有利的。

关键词：地铁车站地震液化上浮动力耦合分析碎石土层截断墙

基于比例边界有限元法计算应力强度因子的不确定量化分析

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振动与冲击 2024年第5期43卷 250-259页

作者：胡昊文陈灯红王乾峰胡记磊骆欢防灾减灾湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例边界有限元法结合了有限元和边界元法的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例边界有限元法计算应力强... 详细信息

应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例边界有限元法结合了有限元和边界元法的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例边界有限元法计算应力强度因子的框架下,引入随机参数进行蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation, MCS),并提出一种新颖的基于MCS的不确定量化分析。与直接的MCS不同,采用奇异值分解构造低阶的子空间,降低系统的自由度,并使用径向基函数对子空间进行近似,通过子空间的线性组合获得新的结构响应,实现基于MCS的快速不确定量化分析。考虑不同荷载状况下,结构形状参数和材料属性参数对应力强度因子的影响,使用改进的MCS计算应力强度因子的统计特征,量化不确定参数对结构的影响。最后通过若干算例验证了该算法的准确性和有效性。

关键词：应力强度因子(SIF) 比例边界有限元法(SBFEM) 蒙特卡罗模拟(MCS) 不确定性量化分析(UQ) 奇异值分解(SVD)

基于贝叶斯网络的缓坡场地震液化侧移评估——以台湾集集地震为例

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自然灾害学报 2018年第6期27卷 127-132页

作者：张政胡记磊刘华北华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074

本文基于贝叶斯网络方法,综合考虑了地震液化侧移的13个影响因素及其不确定性,建立了适用于缓坡场地的地震液化侧移贝叶斯网络评估模型。通过我国台湾集集地震液化灾害的算例分析,验证了地震液化侧移的贝叶斯网络评估模型的准确可靠性,... 详细信息

本文基于贝叶斯网络方法,综合考虑了地震液化侧移的13个影响因素及其不确定性,建立了适用于缓坡场地的地震液化侧移贝叶斯网络评估模型。通过我国台湾集集地震液化灾害的算例分析,验证了地震液化侧移的贝叶斯网络评估模型的准确可靠性,并通过分析模型性能的评估指标和人工神经网络模型进行了对比。本文建立的地震液化侧移贝叶斯网络评估模型不仅可以预测场地是否会发生液化,而且可以在此基础上进一步评估场地液化引起的侧移量等级。

关键词：贝叶斯网络地震液化侧移缓坡场地评估

改进碎石排水措施的地铁结构液化上浮响应数值试验

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隧道建设（中英文） 2017年第A2期37卷 82-86页

作者：胡记磊刘华北华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074

在浅埋地下结构物周围设置碎石排水层具有一定抗上浮效果,但该措施仍有改进的空间。为分析改进措施的抗上浮效果,采用有限单元-有限差分耦合数值方法,对比分析不采用抗浮措施、设置U型碎石排水层和改进碎石排水层措施的抗上浮效果。结... 详细信息

在浅埋地下结构物周围设置碎石排水层具有一定抗上浮效果,但该措施仍有改进的空间。为分析改进措施的抗上浮效果,采用有限单元-有限差分耦合数值方法,对比分析不采用抗浮措施、设置U型碎石排水层和改进碎石排水层措施的抗上浮效果。结果发现:改进的碎石土层方法要明显优于设置U型碎石排水层方法,但会增加地铁站的加速度响应,其抗上浮机制是通过抑制结构周围土体的超孔隙水压力累积和限制土层的流动变形引起的上浮来减小地铁站的上浮量,且其抗上浮效果因地震强度的不同而不同。

关键词：地铁结构地震液化上浮碎石土层数值模拟