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《地下結(jié)構(gòu)可靠度分析研究之進(jìn)展論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、地下結(jié)構(gòu)可靠度分析研究之進(jìn)展論文.freelan首先提出的巖體工程分析方法，為巖體洞室和邊坡穩(wěn)定分析開辟了新的途徑，在國際上受到重視并得到日益廣泛的應(yīng)用。塊體理論中關(guān)于巖體被不連續(xù)的空間平面切割成分離塊體以及切割面上的力學(xué)參數(shù)c、Φ等都作為定值。由于實際巖體不連續(xù)面形成因素復(fù)雜，同一組不連續(xù)面的產(chǎn)狀在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，連續(xù)空間平面切割成的變形狀空間塊體具有隨機(jī)性。切割面力學(xué)參數(shù)也使隨機(jī)變量。因此更適合概率分布。河海大學(xué)王保田、吳世偉提出的隨機(jī)塊體理論，用隨機(jī)抽樣法尋找可動塊體的概率，并用一次二階矩法求關(guān)鍵塊
2、的概率。二者結(jié)合可較好的解決已知結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀概型和力學(xué)性態(tài)是隨機(jī)值的問題。南京航空?？茖W(xué)校的張廣健等應(yīng)用隨機(jī)塊體理論編制出計算程序，用以對隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行可靠度分析，求得各類圍巖的塊體穩(wěn)定可靠指標(biāo)。所得結(jié)論與設(shè)計和施工經(jīng)驗基本一致。若能用現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，其結(jié)果將更能反映工程實際。3.3三維隨機(jī)邊界元法的提出地下結(jié)構(gòu)的有限元分析特別是三維分析需要劃分許多單元，計算機(jī)工作量和對計算機(jī)內(nèi)存的要求都很大。特別對無限區(qū)域的課題，在一定范圍內(nèi)離散將忽略外方廣大區(qū)域的影響而帶來誤差。因此人們的注意力又轉(zhuǎn)到一些邊界解法
3、上，相應(yīng)的邊界單元法得到發(fā)展。隧道的邊界元分析有其明顯的優(yōu)點，日益受到國內(nèi)外重視。針對地下結(jié)構(gòu)分析中參數(shù)都具有明顯不確定性的特點，隨機(jī)邊界元法的研究和應(yīng)用將對隧道可靠度分析起到新的推進(jìn)作用。武漢水利電力學(xué)院潘國寧等提出的三維隨機(jī)邊界法是將邊界元計算過程作為函數(shù)轉(zhuǎn)換過程，再參數(shù)取值時對函數(shù)過程做泰勒展開。通過邊界計算得到應(yīng)力和位移的均值；然后計算有關(guān)變量對參數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)在取均值時的值。最后考慮參數(shù)的變異性來分析計算結(jié)果的變異性。此法公式簡潔，計算工作量小，對隧道分析有重要參考價值。3.4圍巖參數(shù)的隨機(jī)
4、反分析由于圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)不容易確定，現(xiàn)場取樣試驗或直接測試資料也只是得到點特性而不是我們所要求的圍巖空間平均特性。因此，利用施工監(jiān)測得到的位移信息反演求出圍巖參數(shù)的方法在一定條件下能滿足地下結(jié)構(gòu)分析的要求。目前定值的反演分析比較成熟，已開發(fā)出很多程序可供應(yīng)用。但是反演分析所依據(jù)的信息實際是帶有一定離散性的隨機(jī)變量，可靠度分析也要求反分析的結(jié)果能表示出概率特征。因此，隨機(jī)反分析也逐漸受到重視。專門著作《反演理論》對反分析概率化有重要論述。同濟(jì)、北方交大、西南交大巖土和地下工程專業(yè)的博士研究生的論文都曾涉及隧
5、道隨機(jī)反分析問題。目前采用的方法有傳統(tǒng)的蒙特卡洛法、隨機(jī)攝動法。4.針對巖土工程特點的可靠度分析方法的新發(fā)展《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》在附錄一中推薦用一次二階矩法計算結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)。同時指出對于變異系數(shù)很大、極限狀態(tài)方程非線性程度很高等情況，宜用更精確的方法計算。巖土物性變異性比較大，常呈現(xiàn)一定的相關(guān)性，如內(nèi)摩擦角與內(nèi)聚力之間負(fù)相關(guān)，容重與壓縮模量、內(nèi)聚力等正相關(guān)。忽視這些相關(guān)性，會使計算結(jié)果出現(xiàn)誤差。而一次二階矩法是假定基本變量間是相互獨立的。目前針對相關(guān)性提出兩種一次二階矩的改進(jìn)方法。一是將相關(guān)變量變
6、為互不相關(guān)的變量，新變量的方差矩陣是由原變量標(biāo)準(zhǔn)化后的方差矩陣構(gòu)成。另一方法是將極限狀態(tài)方程的標(biāo)準(zhǔn)差展開后求得分離變量作為新變量的靈敏系數(shù)，在新的靈敏系數(shù)重反映與之相關(guān)的另一變量的影響。前法適用于多個相關(guān)的基本變量，后法只適用于兩個相關(guān)變量。對于非線性極限狀態(tài)方程，用當(dāng)量正態(tài)法有時計算誤差過大，有時不易收斂。此時將蒙特卡洛模擬引入可靠度分析中，只要模型次數(shù)多就能得到精確的失效概率值。對于很小的失效概率需要很大的模擬次數(shù)。為節(jié)省機(jī)時，可從計算方法上改進(jìn)。為避免概型擬和引入的誤差，采用高階矩發(fā)值得進(jìn)一步探索。對于
7、一些判別準(zhǔn)則易受人為因素影響的問題，也可將模糊數(shù)學(xué)方法引入可靠度分析中，發(fā)展成為模糊可靠度分析法。坑道穩(wěn)定性位移判別的方法和準(zhǔn)則就有很多主觀和客觀不確定性因素，坑道穩(wěn)定性模糊概率分析法，把“坑道穩(wěn)定性”作為一模糊隨機(jī)事件，求其模糊概率，用模糊統(tǒng)計分析試驗法結(jié)合專家綜合評判來確定地下坑道周邊位移與坑道穩(wěn)定性的隸屬函數(shù)，推導(dǎo)出坑道穩(wěn)定性可靠度計算的一般表達(dá)式。5.圍繞《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》的修訂，隧道可靠性鐵路隧道在我國地下工程中占很大比例，第二層次的《鐵路工程可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》也已發(fā)布。第三層次的鐵路各專業(yè)設(shè)計
8、規(guī)范可靠度設(shè)計修訂工作已提上日程。針對人們對可靠度理論在隧道中的應(yīng)用有懷疑態(tài)度甚至否定這一情況，鐵道部先組織幾批專家進(jìn)行“以可靠性理論為基礎(chǔ)修訂鐵路隧道設(shè)計規(guī)范的可行性研究”，得出可行的結(jié)論，并分別從“荷載—結(jié)構(gòu)”模式、“地層—結(jié)構(gòu)”模式和以工程類比為基礎(chǔ)的經(jīng)驗設(shè)計模式等幾個方面提出實現(xiàn)可靠度設(shè)計的途徑和需要攻關(guān)研究的課題。該項研究經(jīng)鐵道部組織專家評審驗收，人為結(jié)論正確，所建議的隧規(guī)改革目標(biāo)明確，路
