基于随机响应面法的边坡稳定性可靠度及其敏感性分析
发布时间：2020-12-05 15:08
边坡工程在设计施工和防治过程中其赋存环境和材料参数等存在诸多不确定性。为了考虑各种不确定性因素对边坡稳定性的影响,有必要开展边坡稳定性可靠度及其敏感性分析,为边坡工程风险评价及控制管理提供理论依据和技术支持。鉴于传统的单一安全系数评价方法无法考虑诸多不确定性对边坡稳定性的影响,为科学合理的对边坡稳定性进行综合评价,结合边坡数值分析和可靠度分析等理论及方法,以失效概率和可靠度指标为安全评价指标,从边坡稳定、变形和系统可靠度等方面对边坡稳定性可靠度进行多维度分析评估,并探讨了边坡材料力学参数相关性及变异性对边坡可靠度的影响规律。主要研究内容如下:(1)结合拉丁超立方抽样(Latin Hypercube Sampling,LHS)和Nataf变换,建立了基于多项式混沌展开(Polynomial Chaos Expansion,PCE)的边坡可靠度随机响应面法分析模型,分析了三层岩土边坡和含软弱结构面岩质边坡稳定可靠度问题。基于PCE的随机响应面法可充分利用现有数值分析软件,且能够有效提高计算效率并满足计算精度。采用随机响应面法研究了岩土体抗剪强度参数相关性对边坡可靠度的影响,并对比分析了常见...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 边坡稳定性分析研究现状
1.2.2 边坡可靠度分析研究现状
1.3 问题的提出
1.4 研究内容及技术路线
第2章 边坡可靠度分析基本理论
2.1 引言
2.2 边坡稳定性数值分析
2.2.1 强度折减法
2.2.2 有限元滑面应力法
2.3 边坡可靠度分析方法
2.3.1 响应面法和随机响应面法
2.3.2 一次二阶矩法
2.3.3 蒙特卡罗法
2.4 响应面代理模型
2.4.1 Kriging模型
2.4.2 神经网络模型
2.5 代理模型待定系数求解
2.6 边坡失效概率
第3章 基于PCE的边坡可靠度分析随机响应面法及抽样配点方法对比
3.1 引言
3.2 PCE基本原理
3.3 基于PCE的边坡可靠度分析随机响应面法
3.4 算例分析
3.4.1 三层岩土边坡稳定可靠度分析
3.4.2 含软弱结构面岩质边坡稳定可靠度分析
3.5 抽样配点方法对比分析
3.5.1 抽样配点方法
3.5.2 配点空间分布特点
3.5.3 算例分析
3.6 本章小结
第4章 基于随机响应面法的边坡变形可靠度分析
4.1 引言
4.2 边坡最大允许变形量的确定
4.3 基于随机响应面法的边坡变形可靠度分析
4.4 算例分析
4.4.1 边坡变形可靠度分析
4.4.2 边坡变形失效概率与最大允许变形量取值的数学关系
4.4.3 力学参数变异性对边坡变形失效概率的影响分析
4.5 本章小结
第5章 基于随机响应面法和条件概率的边坡系统可靠度分析
5.1 引言
5.2 边坡系统可靠度分析
5.2.1 系统可靠度分析方法
5.2.2 条件概率
5.3 基于随机响应面法和条件概率的边坡系统可靠度分析
5.4 算例分析
5.4.1 边坡系统稳定可靠度分析
5.4.2 边坡系统变形可靠度分析
5.5 本章小结
第6章 基于随机响应面法和JC法的边坡可靠度敏感性分析
6.1 引言
6.2 FORM敏感因子
6.3 边坡可靠度敏感性分析模型
6.4 算例分析
6.4.1 三层岩土边坡稳定可靠度敏感性分析
6.4.2 含软弱结构面岩质边坡稳定可靠度敏感性分析
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于蒙特卡罗模拟的高效边坡可靠度修正方法[J]. 张浮平,曹子君,唐小松,李典庆. 工程力学. 2016(07)
[2]基于多重响应面法的空间变异土坡系统可靠度分析[J]. 李静萍,程勇刚,李典庆,常晓林. 岩土力学. 2016(01)
[3]基于随机响应面法的边坡系统可靠度分析[J]. 蒋水华,祁小辉,曹子君,李典庆. 岩土力学. 2015(03)
[4]电力系统可靠性评估中的改进拉丁超立方抽样方法[J]. 张巍峰,车延博,刘阳升. 电力系统自动化. 2015(04)
[5]锦屏一级水电站左岸坝肩边坡施工期高效三维可靠度分析[J]. 蒋水华,李典庆,黎学优,张利民,周创兵. 岩石力学与工程学报. 2015(02)
[6]基于蒙特卡罗边坡稳定二元体系的建立与应用[J]. 桂勇,邓通发,罗嗣海,周军平. 岩土力学. 2014(07)
[7]基于Nataf变换的桥梁结构地震易损性分析[J]. 沈国煜,袁万城,庞于涛. 工程力学. 2014(06)
[8]基坑体系可靠度的条件概率计算方法[J]. 孙长宁,曹净,宋志刚,赵惠敏,桂跃. 岩土力学. 2014(04)
[9]基于Kriging的边坡稳定可靠度主动搜索法[J]. 苏永华,罗正东,张盼凤,杨红波. 岩土工程学报. 2013(10)
[10]边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法[J]. 蒋水华,冯晓波,李典庆,周创兵. 岩土力学. 2013(08)
博士论文
[1]基于可靠度理论的露天矿节理岩体边坡稳定性及设计优化研究[D]. 肖术.北京科技大学 2016
[2]水电工程边坡可靠度非侵入式随机分析方法[D]. 蒋水华.武汉大学 2014
[3]青藏铁路冻土路基温度场随机有限元分析与变形可靠性研究[D]. 祁长青.南京大学 2005
硕士论文
[1]Kriging法在饱和—非饱和土石坝坝坡稳定可靠度分析中的应用研究[D]. 王锋.南昌大学 2016
[2]基于非参数回归的土层参数反分析算法及其应用研究[D]. 孙长宁.昆明理工大学 2015
[3]基于多重响应面法的结构可靠性优化设计[D]. 刘靖雅.哈尔滨理工大学 2015
[4]工程高边坡变形量预警标准研究[D]. 张宁.北京交通大学 2009
[5]岩土边坡稳定性与可靠度分析智能计算方法[D]. 朱剑锋.湖南大学 2007
本文编号：2899649
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 边坡稳定性分析研究现状
1.2.2 边坡可靠度分析研究现状
1.3 问题的提出
1.4 研究内容及技术路线
第2章 边坡可靠度分析基本理论
2.1 引言
2.2 边坡稳定性数值分析
2.2.1 强度折减法
2.2.2 有限元滑面应力法
2.3 边坡可靠度分析方法
2.3.1 响应面法和随机响应面法
2.3.2 一次二阶矩法
2.3.3 蒙特卡罗法
2.4 响应面代理模型
2.4.1 Kriging模型
2.4.2 神经网络模型
2.5 代理模型待定系数求解
2.6 边坡失效概率
第3章 基于PCE的边坡可靠度分析随机响应面法及抽样配点方法对比
3.1 引言
3.2 PCE基本原理
3.3 基于PCE的边坡可靠度分析随机响应面法
3.4 算例分析
3.4.1 三层岩土边坡稳定可靠度分析
3.4.2 含软弱结构面岩质边坡稳定可靠度分析
3.5 抽样配点方法对比分析
3.5.1 抽样配点方法
3.5.2 配点空间分布特点
3.5.3 算例分析
3.6 本章小结
第4章 基于随机响应面法的边坡变形可靠度分析
4.1 引言
4.2 边坡最大允许变形量的确定
4.3 基于随机响应面法的边坡变形可靠度分析
4.4 算例分析
4.4.1 边坡变形可靠度分析
4.4.2 边坡变形失效概率与最大允许变形量取值的数学关系
4.4.3 力学参数变异性对边坡变形失效概率的影响分析
4.5 本章小结
第5章 基于随机响应面法和条件概率的边坡系统可靠度分析
5.1 引言
5.2 边坡系统可靠度分析
5.2.1 系统可靠度分析方法
5.2.2 条件概率
5.3 基于随机响应面法和条件概率的边坡系统可靠度分析
5.4 算例分析
5.4.1 边坡系统稳定可靠度分析
5.4.2 边坡系统变形可靠度分析
5.5 本章小结
第6章 基于随机响应面法和JC法的边坡可靠度敏感性分析
6.1 引言
6.2 FORM敏感因子
6.3 边坡可靠度敏感性分析模型
6.4 算例分析
6.4.1 三层岩土边坡稳定可靠度敏感性分析
6.4.2 含软弱结构面岩质边坡稳定可靠度敏感性分析
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于蒙特卡罗模拟的高效边坡可靠度修正方法[J]. 张浮平,曹子君,唐小松,李典庆. 工程力学. 2016(07)
[2]基于多重响应面法的空间变异土坡系统可靠度分析[J]. 李静萍,程勇刚,李典庆,常晓林. 岩土力学. 2016(01)
[3]基于随机响应面法的边坡系统可靠度分析[J]. 蒋水华,祁小辉,曹子君,李典庆. 岩土力学. 2015(03)
[4]电力系统可靠性评估中的改进拉丁超立方抽样方法[J]. 张巍峰,车延博,刘阳升. 电力系统自动化. 2015(04)
[5]锦屏一级水电站左岸坝肩边坡施工期高效三维可靠度分析[J]. 蒋水华,李典庆,黎学优,张利民,周创兵. 岩石力学与工程学报. 2015(02)
[6]基于蒙特卡罗边坡稳定二元体系的建立与应用[J]. 桂勇,邓通发,罗嗣海,周军平. 岩土力学. 2014(07)
[7]基于Nataf变换的桥梁结构地震易损性分析[J]. 沈国煜,袁万城,庞于涛. 工程力学. 2014(06)
[8]基坑体系可靠度的条件概率计算方法[J]. 孙长宁,曹净,宋志刚,赵惠敏,桂跃. 岩土力学. 2014(04)
[9]基于Kriging的边坡稳定可靠度主动搜索法[J]. 苏永华,罗正东,张盼凤,杨红波. 岩土工程学报. 2013(10)
[10]边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法[J]. 蒋水华,冯晓波,李典庆,周创兵. 岩土力学. 2013(08)
博士论文
[1]基于可靠度理论的露天矿节理岩体边坡稳定性及设计优化研究[D]. 肖术.北京科技大学 2016
[2]水电工程边坡可靠度非侵入式随机分析方法[D]. 蒋水华.武汉大学 2014
[3]青藏铁路冻土路基温度场随机有限元分析与变形可靠性研究[D]. 祁长青.南京大学 2005
硕士论文
[1]Kriging法在饱和—非饱和土石坝坝坡稳定可靠度分析中的应用研究[D]. 王锋.南昌大学 2016
[2]基于非参数回归的土层参数反分析算法及其应用研究[D]. 孙长宁.昆明理工大学 2015
[3]基于多重响应面法的结构可靠性优化设计[D]. 刘靖雅.哈尔滨理工大学 2015
[4]工程高边坡变形量预警标准研究[D]. 张宁.北京交通大学 2009
[5]岩土边坡稳定性与可靠度分析智能计算方法[D]. 朱剑锋.湖南大学 2007
本文编号：2899649
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