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岩土工程学报 2020年第5期42卷 808-816页

作者：谭晓慧董小乐费锁柱龚文平修临天侯晓亮马海春合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009 中国地质大学工程学院湖北武汉430074 安徽省建设工程测试研究院有限责任公司安徽合肥230051

空间变异性是土体的固有属性。为了分析土体空间变异性对岩土工程可靠度的影响,提出基于KL展开的一阶可靠度分析方法(KL-FORM)和基于KL展开的响应面法(KL-RSM)。两种方法均采用KL展开法进行随机场的离散,再采用FORM或RSM进行可靠度分析... 详细信息

空间变异性是土体的固有属性。为了分析土体空间变异性对岩土工程可靠度的影响,提出基于KL展开的一阶可靠度分析方法(KL-FORM)和基于KL展开的响应面法(KL-RSM)。两种方法均采用KL展开法进行随机场的离散,再采用FORM或RSM进行可靠度分析。通过将KL级数展开系数视为可靠度分析中的基本变量,将KL展开法与FORM或RSM有机地结合在一起。提出了确定KL展开项数的迭代计算方法,给出了KL展开法的流程图以及KL-FORM流程图。采用KL-FORM及KL-RSM对空间变异非饱和土体中浅基础以及不排水饱和黏土边坡的可靠度分析表明:KL-FORM及KL-RSM具有较高的计算精度与计算效率;在指定的随机场离散精度条件下,KL级数展开项数及基础工程的可靠指标均随着自相关距离的增加而减少。

关键词：空间变异性可靠度分析随机场理论 karhunen-loeve级数展开法 FORM RSM

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考虑土体空间变异性的基础工程可靠度分析

考虑土体空间变异性的基础工程可靠度分析

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作者：肖卓应合肥工业大学

学位级别：硕士

自然界中由于各种地质作用,土体的性质具有空间变异性,在一定的空间波动范围内,各点之间的土性参数相互影响。城市建筑及各种基础设施均坐落于土体上,因此土体的空间变异性会对基础工程的可靠性产生影响。同时,城市建筑由于用地紧张,两... 详细信息

自然界中由于各种地质作用,土体的性质具有空间变异性,在一定的空间波动范围内,各点之间的土性参数相互影响。城市建筑及各种基础设施均坐落于土体上,因此土体的空间变异性会对基础工程的可靠性产生影响。同时,城市建筑由于用地紧张,两建筑物间隔很近,因此有必要分析基础间距对基础工程可靠度的影响。本文以空间变异土体中的浅基础为例对基础工程的可靠度进行了研究,主要成果如下:1)为研究土性参数的空间变异性,对合肥某地区黏性土样进行了大量的基本性质试验、剪切试验和固结试验,测得了土体的物理性质参数、强度参数及变形参数。对试验所得的土性参数进行了概率统计分析,求得了参数的均值、均方差、变异系数及概率分布类型;采用自相关函数法计算了土性参数的波动范围。计算结果表明:土体的强度参数和变形参数的变异性远大于基本土性参数的变异性,因此在后续的基础工程可靠度计算中需考虑黏聚力c、内摩擦角φ和弹性模量E的空间变异性;各土性参数均满足正态分布或对数正态分布;合肥地区黏性土样水平方向的波动范围约为6.8 m,竖直方向的波动范围约为0.7 m。2)为研究土体空间变异性对基础工程可靠度的影响,分别建立了单基础模型与双基础模型。对于单基础模型,将黏聚力c、内摩擦角φ和弹性模量E视为对数正态分布的随机场,采用karhunen-loeve级数展开法进行随机场离散,分析了土工参数的波动范围和变异系数对单基础可靠指标的影响。对于双基础模型,分析了邻近两基础间沉降差的分布类型,以及基础间距对两基础可靠度的影响。研究表明:随着土工参数波动范围及变异系数的增大,基础沉降差的可靠指标有所减小;邻近两基础间的差异沉降服从正态分布,单个基础的沉降服从对数正态分布;两基础间距越大,邻近的两个基础间差异沉降的可靠指标越大,两基础间相互影响越小。

关键词：浅基础空间变异性 karhunen-loeve级数展开法可靠度分析

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考虑空间变异性的非饱和土浅基础可靠度分析

考虑空间变异性的非饱和土浅基础可靠度分析

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作者：修临天合肥工业大学

学位级别：硕士

土体的空间变异性和土中吸力是影响非饱和土浅基础可靠度分析的重要因素。本文提出一种效率高、精度好的可靠度分析方法,在考虑土工参数空间变异性的基础上,模拟降雨渗流,将地基土视为随机场进行非饱和土浅基础的可靠度分析,主要研究内... 详细信息

土体的空间变异性和土中吸力是影响非饱和土浅基础可靠度分析的重要因素。本文提出一种效率高、精度好的可靠度分析方法,在考虑土工参数空间变异性的基础上,模拟降雨渗流,将地基土视为随机场进行非饱和土浅基础的可靠度分析,主要研究内容如下:将非饱和土浅基础的地基土视为随机场,讨论对比了常用的随机场离散方法的优劣性,研究表明:中心点法离散后的随机变量数与模型网格个数有关,离散的随机场通常没有规律性;karhunen-loeve级数展开法的随机变量主要与截断项数有关,离散的随机场是递变的。将离散后的随机场用于非饱和土地基可靠度分析,对比MCSM和FORM的优缺点:MCSM计算精度高,但通常需要很大的计算量,FORM一般需要很少的迭代次数即可求得可靠指标。最后提出通过KL级数展开法对随机场进行离散,结合FORM对非饱和土浅基础进行可靠度分析是一种快捷高效的可靠度分析方法。讨论降雨强度、初始吸力、渗流时间和自相关距离对非饱和土浅基础可靠度的影响。结果表明:随着降雨强度的增加,地基可靠指标逐渐减小;随着初始吸力的增加,地基可靠指标增大;随着渗流时间的增加,基础可靠指标先递减,在小幅增加后趋于平缓;随着自相关距离增加,基础可靠指标减小。

关键词：空间变异性非饱和土浅基础 karhunen-loeve级数展开法可靠度

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竖向荷载作用下基桩的可靠度分析

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作者：徐全合肥工业大学

学位级别：硕士

随着我国经济水平的快速发展,高层建筑和桥梁等大型土木工程越来越多,桩基由于它具有承载力高、易施工、沉降小等优点,被越来越多的用作工程的基础形式。在桩基工程中,由于施工、周边土体的变异性等因素的存在,需要重视桩基工程的安全... 详细信息

随着我国经济水平的快速发展,高层建筑和桥梁等大型土木工程越来越多,桩基由于它具有承载力高、易施工、沉降小等优点,被越来越多的用作工程的基础形式。在桩基工程中,由于施工、周边土体的变异性等因素的存在,需要重视桩基工程的安全性和可靠性。本文以受竖直荷载作用的基桩为例进行了基桩的可靠度分析,主要研究成果与结论如下。1)分别采用解析法(虚土桩法)及数值模拟法对竖直荷载作用下的基桩求解了荷载-沉降曲线(Q-S曲线)。在数值模拟法中,重点研究了数值模型的建立、接触面的建立、加载方式及数值模拟结果的处理等内容。2)视土性参数为随机变量,对竖直荷载作用下的基桩分别基于解析法(虚土桩法)及数值模拟法进行了可靠度分析。可靠度分析方法是基于Hermite随机多项式的响应面法。分析了样本点个数及Hermite随机多项式阶数对拟合精度的影响;桩长、桩径、土层参数变异系数等因素对基桩可靠性的影响;解析法和数值法在基桩可靠性分析过程中的异同点。研究表明：样本点个数、随机多项式阶数对拟合精度的影响很大;桩长、桩径、土层参数变异系数都对基桩可靠度的分析也具有很大的影响;变性参数和强度参数都对基桩的可靠度分析有影响。3)考虑土性参数的空间变异性,视土性参数为相关对数正态分布的随机场,对竖直荷载作用下的基桩进行了可靠度分析。研究了karhunen-loeve级数展开法在离散二维及三维随机场问题中的应用,分析了研究区域与截断项数对随机场离散精度的影响,探讨了在Flac 3D中如何进行随机场的计算分析,以及考虑随机场的基桩可靠度计算中如何进行非嵌入式计算等问题。研究表明：考虑土性参数空间变异性进行可靠度分析得到的失效概率要小于随机变量法分析得到的结果。

关键词：基桩可靠度 karhunen-loeve级数展开法随机多项式

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