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基于约束随机场的基坑开挖变形概率评估方法

科学技术与工程 2024年第16期24卷 6845-6853页

作者：刘天瑞陈珂谢平陈健华中科技大学国家数字建造技术创新中心武汉430074 华中科技大学土木与水利工程学院武汉430074 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071

为综合考虑岩土参数的空间变异性以及前期地质勘查所获取钻孔数据的确定性,提升基坑开挖变形风险评估的准确性,提出基于约束随机场的基坑开挖变形概率评估方法。所提方法利用克里金(Kriging)理论和随机场理论,生成考虑地勘钻孔数据的约... 详细信息

为综合考虑岩土参数的空间变异性以及前期地质勘查所获取钻孔数据的确定性,提升基坑开挖变形风险评估的准确性,提出基于约束随机场的基坑开挖变形概率评估方法。所提方法利用克里金(Kriging)理论和随机场理论,生成考虑地勘钻孔数据的约束随机场,并结合数值分析和蒙特卡洛(Monte-Carlo)方法建立基坑开挖的概率评估模型,分析参数空间变异性对基坑开挖引起的环境效应和围护结构变形的影响规律。与传统确定性分析和基于传统随机场的概率分析进行对比,结果表明:基于约束随机场的概率分析方法能够很好地避免传统确定性分析低估风险以及传统随机场方法高估风险的问题,从而更合理地评估工程风险。研究成果可以为进一步制定基坑开挖风险的应对措施提供有益参考。

关键词：基坑开挖约束随机场概率分析空间变异性地表沉降地连墙侧移

岩土体参数约束随机场解析模拟方法及边坡可靠度分析

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岩石力学与工程学报 2018年第3期37卷 642-651页

作者：蒋水华曾绍慧潘嘉铭姚池杨建华周创兵南昌大学建筑工程学院江西南昌330031 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

约束随机场模型可充分利用有限的现场试验数据和监测资料等,较真实地表征岩土体参数空间变异性。提出岩土体参数二维各向异性约束随机场解析模拟方法,结合边坡可靠度分析给出计算流程,并基于2个钻孔的不排水抗剪强度现场试验数据建立约... 详细信息

约束随机场模型可充分利用有限的现场试验数据和监测资料等,较真实地表征岩土体参数空间变异性。提出岩土体参数二维各向异性约束随机场解析模拟方法,结合边坡可靠度分析给出计算流程,并基于2个钻孔的不排水抗剪强度现场试验数据建立约束随机场模型更新边坡可靠度评价。通过不排水饱和黏土边坡算例验证了提出方法的有效性,并探讨钻孔位置与钻孔布置方案对边坡可靠度的影响规律。结果表明:提出方法不仅可以充分利用有限的现场试验数据真实地表征岩土体参数空间变异性,而且所获得的岩土体参数约束随机场能够有效反映岩土体参数的均值和标准差沿埋深逐渐增加的内在特性,使得边坡可靠度评价结果更加接近工程实际。钻孔位置与钻孔布置方案对边坡可靠度均具有一定的影响,在坡趾附近区域钻孔取样获得的现场试验数据可对边坡可靠度评价提供更多的信息量。

关键词：边坡工程可靠度不排水抗剪强度空间变异性约束随机场钻孔布置方案

基于约束随机场理论的隧道围岩参数空间变异性优化分析

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现代隧道技术 2021年第1期58卷 99-108页

作者：文明张顶立方黄城于富才刘艳北京市安全生产科学技术研究院北京101101 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044

针对传统随机场模拟围岩参数空间变异性中存在的地勘数据使用效能不充分问题,文章通过将Karhunen-Loève级数展开法与克里金插值法有机结合,发展了基于采样数据的约束随机场生成方法,并与蒙特卡洛模拟、非侵入式随机有限差分分析和地层... 详细信息

针对传统随机场模拟围岩参数空间变异性中存在的地勘数据使用效能不充分问题,文章通过将Karhunen-Loève级数展开法与克里金插值法有机结合,发展了基于采样数据的约束随机场生成方法,并与蒙特卡洛模拟、非侵入式随机有限差分分析和地层结构模型相结合,实现了基于约束随机场理论的围岩参数空间变异性优化分析模型。运用该模型对贺街隧道施工过程中围岩的力学响应进行可靠性分析,结果证明:通过约束指定位置处的围岩力学参数值,该优化模型可以最大限度地将己知信息纳入可靠性分析框架中,减小与实际情况的离散性,提高可靠性分析的计算精度。

关键词：隧道工程空间变异性 Karhunen-Loève级数展开地勘数据约束随机场克里金插值法

基于探地雷达的机场跑道基层压实度自动检测研究

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基于探地雷达的机场跑道基层压实度自动检测研究

作者：程利力华中科技大学

学位级别：硕士

随着我国基础设施建设的快速发展,机场投资建设的需求量逐渐增大。跑道基层施工作为机场建设过程中的重要环节之一,压实质量不足会大大削弱结构的强度和承载力,给飞机的正常起降造成不可预估的影响。然而,目前压实质量检测仍以传统的环... 详细信息

随着我国基础设施建设的快速发展,机场投资建设的需求量逐渐增大。跑道基层施工作为机场建设过程中的重要环节之一,压实质量不足会大大削弱结构的强度和承载力,给飞机的正常起降造成不可预估的影响。然而,目前压实质量检测仍以传统的环刀法、灌砂法等人工有损检测方法为主,检测过程耗时费力且会破坏跑道基层材料,同时工程中常采用的随机有限抽样检测无法有效地反映整个施工区域的压实质量。针对以上问题,本文构建了表征压实度时空分布特性的约束随机场模型,并提出了利用探地雷达信号分析进行压实度自动检测的方法,主要工作内容如下:首先,本文对跑道基层材料的压实机理进行分析,研究了压实度影响因素以及不同位置和不同碾压遍数下压实度的时空分布特性,提出了基于有限工程检测数据表征压实度时空分布特性的约束随机场模型,进而有效地反映跑道基层实验段整体压实质量。然后,基于探地雷达对跑道基层材料不同压实度的介电特性进行分析,结果显示:不同基层材料和不同碾压遍数下压实度与相对介电常数具有较好的相关性,相关系数为0.599。接着,利用探地雷达信号进行希尔伯特黄变换,分析了不同探地雷达信号分析指标与压实度的相关性,研究结果表明:峰值系数指标对压实度表征效果最佳,相关系数为0.734,进而可通过对探地雷达信号分析实现压实度自动检测。最后,基于某机场跑道工程案例,对采集的探地雷达信号进行希尔伯特黄变换分析,验证了峰值系数指标可用于跑道基层材料压实度预测,其平均误差率为4.03%,同时基于探地雷达信号分析扩大压实度检测样本数量,生成了相应的压实质量评价云图。研究表明,本文提出的约束随机场模型能在一定程度上表征不同位置和不同碾压遍数压实度的时空分布特性,同时利用探地雷达信号分析方法可以实现压实度自动检测,大大缩短施工过程中检测用时,进而为施工过程中碾压遍数以及压实不足区域的确定提供一定的参考。

关键词：机场跑道基层压实度时空分布约束随机场探地雷达希尔伯特黄变换

同方学位论文库评论

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超大直径盾构隧道随机场建模及分析研究

地下空间与工程学报 2021年第S1期17卷 150-156+186页

作者：程利力陈睿魏林春郭健华中科技大学土木与水利工程学院上海隧道工程有限公司武汉轻工大学土木工程与建筑学院

超大直径盾构在掘进过程中由于面临复杂的地质环境,其地质参数的不确定性导致盾构驾驶司机往往依赖于经验进行操作,存在一定的未知风险。尽管随机场模型能在一定条件下描述土体参数的空间变异性,但对于变异性较高的土体往往难以合理评... 详细信息

超大直径盾构在掘进过程中由于面临复杂的地质环境,其地质参数的不确定性导致盾构驾驶司机往往依赖于经验进行操作,存在一定的未知风险。尽管随机场模型能在一定条件下描述土体参数的空间变异性,但对于变异性较高的土体往往难以合理评价其参数的差异性。因此,本文通过将随机场理论与克里金方法相结合,从而建立以有限钻孔数据为约束条件的随机场;并以某盾构隧道工程中部分黏聚力、内摩擦角数据为基础验证了该方法的适用性。结果显示:(1)完全随机场模型能基于岩土力学参数的统计量信息,在一定程度上模拟其空间变异性;(2)约束随机场模型能充分利用有限的钻孔数据表征土体各空间位置岩土力学参数的差异性,从而可为超大直径盾构施工提供较为详细的岩土力学参数资料,进而对盾构掘进操作参数的选取提供一定帮助。

关键词：盾构施工空间变异性克里金方法约束随机场