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考虑参数空间变异性的边坡可靠度分析非侵入式随机有限元法 被引量:103
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作者 李典庆 蒋水华 +1 位作者 周创兵 方国光 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1413-1422,共10页
提出了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法。采用Karhunen-Loeve级数展开方法表征土体抗剪强度参数空间变异性,其中通过wavelet-Galerkin技术求解Fredholm积分方程得到相关函数的特征解。基于有限元滑面应... 提出了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法。采用Karhunen-Loeve级数展开方法表征土体抗剪强度参数空间变异性,其中通过wavelet-Galerkin技术求解Fredholm积分方程得到相关函数的特征解。基于有限元滑面应力法计算边坡安全系数,采用随机多项式展开将隐式函数表达的安全系数替换为显式函数表达的安全系数,并编写了计算程序NISFEM。研究了所提方法在考虑土体参数空间变异性的边坡稳定可靠度分析中的应用。结果表明:提出的非侵入式随机有限元法极大地提高了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的计算效率,为解决复杂边坡稳定可靠度问题提供了一条有效的途径。考虑抗剪强度参数空间变异性的边坡可靠度分析存在临界变异系数,其随边坡安全系数的增加而增大。当抗剪强度参数的变异系数小于临界变异系数时,忽略土体参数空间变异性将会高估边坡失效概率。当边坡安全系数小于1时,边坡失效概率并不总是随着抗剪强度变异系数的增加而增大。此外,土体黏聚力和内摩擦角随机场间相关性对边坡失效概率具有十分明显的影响。 展开更多
关键词 边坡 可靠度 土体参数 空间变异性 侵入随机有限元法
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基于非侵入式随机有限元法的地下洞室可靠度分析 被引量:37
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作者 李典庆 蒋水华 周创兵 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期123-129,共7页
提出了地下洞室变形可靠度分析的非侵入式随机有限元法。介绍了随机多项式展开的基本原理,采用GEOSLOPE的SIGMA/W模块进行确定性有限元分析。提出了随机多项式展开与SIGMA/W模块接口方法及其流程图,从而实现了确定性有限元分析和随机分... 提出了地下洞室变形可靠度分析的非侵入式随机有限元法。介绍了随机多项式展开的基本原理,采用GEOSLOPE的SIGMA/W模块进行确定性有限元分析。提出了随机多项式展开与SIGMA/W模块接口方法及其流程图,从而实现了确定性有限元分析和随机分析一体化。最后研究了非侵入式随机有限元法在地下洞室变形可靠度分析中的应用。结果表明:非侵入式随机有限元法使得随机分析与确定性有限元分析互不耦合,其计算效率是传统的蒙特卡罗模拟方法无可比拟的,它是地下洞室变形可靠度问题分析一种有效的方法。采用二次衬砌支护是提高地下洞室可靠度有效的方法。此外,岩体变形模量的变异性对地下洞室变形可靠度有非常明显的影响,而岩体重度的变异性对可靠度基本上没有影响。因此,在地质勘查中要尽可能准确地确定岩体的变形模量,从而有效地提高地下洞室变形可靠度。 展开更多
关键词 地下洞室 变形 侵入随机有限元法 随机多项展开 可靠度
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边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法 被引量:24
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作者 蒋水华 冯晓波 +1 位作者 李典庆 周创兵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2347-2354,共8页
提出基于非侵入式随机有限元法的边坡可靠度分析方法,并编写计算程序NISFEM。采用有限元滑面应力法计算边坡安全系数,将Hermite随机多项式展开与SIGMA/W和SLOPE/W模块有机结合实现边坡可靠度非侵入式随机分析。根据随机多项式展开系数,... 提出基于非侵入式随机有限元法的边坡可靠度分析方法,并编写计算程序NISFEM。采用有限元滑面应力法计算边坡安全系数,将Hermite随机多项式展开与SIGMA/W和SLOPE/W模块有机结合实现边坡可靠度非侵入式随机分析。根据随机多项式展开系数,给出边坡安全系数前4阶统计矩(均值、标准差、偏度和峰度)和Sobol指标解析表达式,并采用Sobol指标进行边坡可靠度参数敏感性分析。最后,以均质土坡可靠度问题为例,证明该方法在边坡可靠度分析中的有效性。结果表明,边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法能够有效地考虑边坡变形对边坡可靠度的影响,计算效率远远高于蒙特卡罗模拟方法(MCS),是解决复杂边坡可靠度问题一种有效地分析手段;黏聚力和内摩擦角变异性对边坡安全系数前四阶统计矩具有明显的影响,重度变异性对安全系数前4阶统计矩几乎没有影响;抗剪强度参数间负相关性对边坡安全系数均值几乎没有影响,但对安全系数标准差、偏度和峰度均有明显的影响。此外,随着抗剪强度参数间负相关性的增加,边坡安全系数由近似正态分布逐渐变为明显的非正态分布。 展开更多
关键词 边坡稳定性 有限元 可靠度 侵入随机有限元法 随机多项展开
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基于拉丁超立方抽样的边坡可靠度分析非侵入式随机有限元法 被引量:24
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作者 蒋水华 李典庆 周创兵 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期70-76,共7页
提出了基于拉丁超立方抽样的边坡可靠度分析非侵入式随机有限元法。采用有限元滑面应力法计算边坡稳定安全系数,通过Hermite随机多项式展开拟合边坡安全系数与输入随机变量间隐式函数关系,采用拉丁超立方抽样技术产生配点计算随机多项... 提出了基于拉丁超立方抽样的边坡可靠度分析非侵入式随机有限元法。采用有限元滑面应力法计算边坡稳定安全系数,通过Hermite随机多项式展开拟合边坡安全系数与输入随机变量间隐式函数关系,采用拉丁超立方抽样技术产生配点计算随机多项式展开系数。研究了该方法在锦屏I级水电站左岸边坡稳定可靠度分析中的应用。结果表明:基于拉丁超立方抽样的非侵入式随机有限元法实现了边坡可靠度分析和边坡稳定有限元分析过程不耦合,该方法计算精度高,为复杂高陡边坡可靠度问题求解提供了一条有效的途径。基于拉丁超立方抽样技术计算随机多项式展开系数,所需样本点数目约等于待定系数数目,其计算效率高于常用的概率配点方法。锦屏I级左岸边坡断层f42-9的内摩擦角敏感性程度最大,它对边坡稳定性具有重要的影响,其次为III2类岩体的内摩擦角,其余变量对边坡稳定性影响不明显。表征输入参数敏感性的Sobol指标为边坡加固方案的制定提供了参考依据。 展开更多
关键词 侵入随机有限元法 拉丁超立方抽样 边坡稳定性 可靠度 安全系数
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库水升降条件下考虑饱和渗透系数空间变异性的白水河滑坡渗流变形分析 被引量:17
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作者 薛阳 吴益平 +3 位作者 苗发盛 李麟玮 廖康 张龙飞 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1709-1720,共12页
堆积层滑坡的岩土体渗透系数具有一定的不确定性,且渗透系数是饱和-非饱和渗流分析的重要参数,开展考虑其空间变异性的库岸堆积层滑坡渗流变形分析具有重要意义。以三峡库区中的白水河滑坡为研究对象,基于地面核磁共振技术获取的岩土体... 堆积层滑坡的岩土体渗透系数具有一定的不确定性,且渗透系数是饱和-非饱和渗流分析的重要参数,开展考虑其空间变异性的库岸堆积层滑坡渗流变形分析具有重要意义。以三峡库区中的白水河滑坡为研究对象,基于地面核磁共振技术获取的岩土体渗透系数,分析滑坡体渗透系数的空间变异特征,采用半变异函数方法求得滑坡体渗透系数的竖直波动范围,在此基础上建立渗透系数的非平稳随机场模型。以非侵入式随机有限元的方式开展库水升降两种工况下不确定模型与确定模型的流固耦合模拟,分析两种模型的渗流场、位移变形特征及其差异。结果表明:相比于确定模型,不确定模型孔压改变的滞后性更为明显,且库水下降工况下整体的变形更大,若忽略滑体渗透系数的非平稳空间变异特征将会低估滑坡的实际变形。 展开更多
关键词 空间变异性 饱和渗透系数 库水升降 饱和流固耦合 侵入随机有限元法
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双洞公路隧道中夹岩柱可靠度研究
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作者 李宁 陈宏伟 《安徽理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第2期26-35,共10页
目的为了探究双洞隧道开挖后中夹岩柱的变形规律及破坏特征,改进岩柱稳定性定量评估方法。方法以某市公路双洞隧道为例,建立了非侵入式随机有限元-蒙特卡罗分析框架,提出基于中夹岩柱中部轴线变形的应变失稳准则。通过改变岩土体的物理... 目的为了探究双洞隧道开挖后中夹岩柱的变形规律及破坏特征,改进岩柱稳定性定量评估方法。方法以某市公路双洞隧道为例,建立了非侵入式随机有限元-蒙特卡罗分析框架,提出基于中夹岩柱中部轴线变形的应变失稳准则。通过改变岩土体的物理力学参数变异系数、岩柱宽度以及隧道埋深研究双洞隧道开挖后中夹岩柱的失效概率,并分析其变化规律,进而采用系统稳定性分析法对影响岩柱的参数进行敏感性分析。结果在该工程背景下的中夹岩柱失效概率为0.2204,需定期进行稳定性监测。比较各影响因素归一化敏感度因子,岩柱失效概率对各因素敏感性由高到低依次为弹性模量变异系数、岩柱宽度、黏聚力变异系数、内摩擦角变异系数与隧道埋深,后续设计相似岩体参数分布的双洞隧道时,应关注弹性模量变异系数对岩柱稳定性的影响。结论非侵入式随机有限元-蒙特卡罗分析框架能够对中夹岩柱可靠度进行计算,实现结构的稳定性定量评估,为双洞隧道设计及稳定性控制提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 中夹岩柱 侵入随机有限元法 数值模拟 可靠度 敏感性分析
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考虑尾矿材料参数空间变异性的尾矿坝稳定可靠度分析 被引量:5
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作者 蒋水华 朱明明 黄劲松 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期72-77,共6页
为客观地评价尾矿坝稳定性,在随机场理论和极限平衡分析框架下,采用考虑参数空间变异性尾矿坝可靠度分析的非侵入式随机有限元法,通过Karhunen-Loève级数展开方法离散尾矿材料参数(渗透系数、摩擦角等)随机场,利用Hermite随机多项... 为客观地评价尾矿坝稳定性,在随机场理论和极限平衡分析框架下,采用考虑参数空间变异性尾矿坝可靠度分析的非侵入式随机有限元法,通过Karhunen-Loève级数展开方法离散尾矿材料参数(渗透系数、摩擦角等)随机场,利用Hermite随机多项式展开拟合尾矿坝安全系数与输入参数之间的隐式函数关系;再采用拉丁超立方抽样技术产生输入参数样本点求解多项式展开系数;最后,通过应用到一实际尾矿坝工程说明了该方法的有效性。结果表明,该方法可以真实地模拟尾矿材料的空间变异性对尾矿坝稳定性的影响,保证尾矿坝可靠度分析与确定性稳定分析互不耦合,与10000次直接拉丁超立方抽样方法相比,该方法具有较高的计算精度和效率。 展开更多
关键词 尾矿坝 空间变异性 随机 可靠度 侵入随机有限元法
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考虑时效特性的锚固岩质边坡变形可靠度分析 被引量:4
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作者 蒋水华 彭铭 +2 位作者 李典庆 张利民 周创兵 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1270-1278,共9页
提出基于非侵入式随机有限元法的岩质边坡变形可靠度分析方法。建立考虑腐蚀效应的锚杆锚固力随服役时间变化模型。给出边坡变形可靠度分析非侵入式随机有限元法的计算步骤。研究锚固边坡变形失效概率与最大允许变形值之间的关系,并基... 提出基于非侵入式随机有限元法的岩质边坡变形可靠度分析方法。建立考虑腐蚀效应的锚杆锚固力随服役时间变化模型。给出边坡变形可靠度分析非侵入式随机有限元法的计算步骤。研究锚固边坡变形失效概率与最大允许变形值之间的关系,并基于参数敏感性分析提出边坡最大允许变形取值方法。以锚固岩质边坡为例,证明所提方法的有效性。结果表明:非侵入式随机有限元方法为考虑时效特性的边坡变形可靠度分析提供一条有效的途径。随着锚杆服役时间增加,锚杆腐蚀作用对锚固边坡变形可靠度的影响越明显。考虑时效特性的边坡变形失效概率常用对数lg pf与边坡最大允许变形值间存在近似线性关系,而且随着边坡可靠度水平增加,该线性关系表现得越明显。 展开更多
关键词 边坡工程 岩质边坡 变形 最大允许变形值 时变可靠度 侵入随机有限元法
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