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土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性及系统可靠度的影响被引量：16: 2017年; 常用的计算失效模式间近似相关系数存在一定的误差,采用Pearson相关系数准确地表征边坡失效模式间相关性。基于近似相关系数和Pearson相关系数,研究了土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性、代表性失效模式数目、边坡系统失效概率上、下限3方面的影响。简要介绍了选取边坡代表性滑动面的风险聚类法以及系统失效概率上、下限的Ditlevsen双模界限公式。以单层和两层边坡为例研究了近似相关系数的适用性。结果表明:常用的近似相关系数不能考虑土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性的影响,而Pearson相关系数能够有效地反映土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性的影响。当土体参数空间变异性较弱时,近似相关系数与Pearson相关系数间差别明显,基于近似相关系数会选取过多的代表性滑动面,不能有效地反映边坡代表性破坏模式。此外,基于近似相关系数计算的边坡系统失效概率上限会超过1,系统失效概率上、下限范围很宽,使得系统失效概率上、下限失去了意义。相比之下,基于Pearson相关系数计算的边坡系统失效概率上、下限范围较窄,能够有效地反映系统失效概率变化情况。; 郑栋李典庆曹子君方国光; 关键词：边坡相关系数失效模式系统失效概率

基于高效随机有限元法的边坡风险评估被引量：37: 2016年; 提出了基于子集模拟的边坡风险评估的高效随机有限元法(RFEM),推导了基于子集模拟的边坡失效概率和失效风险的计算公式,并给出了基于高效RFEM的边坡可靠度分析和风险评估流程图。采用一个边坡算例验证了所提方法的有效性。结果表明,基于子集模拟的高效RFEM可以视为是对基于蒙特卡洛模拟的传统RFEM的改进,显著地提高了失效概率和失效风险的计算效率以及失效样本的产生能力,非常适用于分析小失效概率的可靠度问题,极大地增强了RFEM在边坡可靠度分析和风险评估中的实用性。高效RFEM将边坡的整体失效风险分解为对应不同概率水平的边坡失效风险,并量化了它们对整体风险的相对贡献度。在该方法中,边坡可靠度分析和风险评估与确定性边坡有限元分析互不耦合,极大地简化了它们的计算过程。此外,土体不排水抗剪强度的竖向空间变异性对边坡失效风险具有显著的影响。; 李典庆肖特曹子君周创兵方国光; 关键词：边坡稳定可靠度风险评估随机有限元法

基坑开挖参数反分析贝叶斯方法比较研究被引量：6: 2016年; 根据基坑开挖过程中获取的现场监测数据可以反分析现场土层的土体参数.贝叶斯方法为充分利用现场监测数据分析土体参数提供了一条有效的途径.实现贝叶斯更新一般有两种方法:一是各开挖阶段的观测值依次对土体参数进行更新,即分步更新,更新过程中需假设后验分布类型,如正态分布;二是将多阶段的观测值作为整体对土体参数进行更新,即整体更新.为了研究贝叶斯更新方法对更新结果的影响,在先验分布为正态或均匀分布时分别采用这两种方法对台北国营企业中心开挖工程的土体参数进行更新.结果表明:当先验分布为正态分布时,假设后验分布为正态分布进行分步更新,得到的参数分布基本合理,能够准确预测开挖引起的最大沉降和失效概率;相反,当先验分布为均匀分布时,假设后验分布为正态分布进行分步更新,不能够准确预测开挖引起的最大沉降和失效概率,此时应采用整体更新方法.; 张湾李典庆曹子君; 关键词：贝叶斯方法先验分布

确定土性参数标准值的贝叶斯框架及软件实现: 2016年; 提出了根据先验信息和较少的勘探数据确定土性参数标准值的贝叶斯框架,该框架对不同的土性参数、勘探数据和转换模型具有广泛的适用性.基于所提出的贝叶斯框架,采用Visual Basic for Applications(VBA)语言开发了岩土工程场地模拟及参数分析软件(WHUGSSPA),便于工程师应用.最后以砂土有效内摩擦角和标准贯入试验数据为例,利用软件确定的有效内摩擦角的均值和标准差与三轴压缩试验结果相差分别为0和0.1,说明所提方法的有效性和软件的实用性.; 董健李典庆曹子君王宇; 关键词：标准值不确定性贝叶斯框架先验信息

考虑空间变异性条件下的边坡稳定可靠度高效敏感性分析被引量：15: 2018年; 在有限数据条件下,可靠度敏感性分析是研究各种不确定性因素对边坡失稳概率影响规律的重要途径。基于直接蒙特卡洛模拟和概率密度加权分析方法提出了一种高效边坡稳定可靠度敏感性分析方法。所提出的方法通过随机场表征岩土体参数的空间变异性,并采用局部平均理论建立岩土体参数的缩维概率密度函数,用于概率密度加权分析中高效、准确地计算不同敏感性分析方案对应的边坡失稳概率。最后,通过一个工程案例——詹姆斯湾堤坝说明了所提出方法的有效性和准确性。结果表明:在敏感性分析过程中,所提出的方法只需要执行一次直接蒙特卡洛模拟,避免了针对不同敏感性分析方案重新产生随机样本和执行边坡稳定分析,节约了大量的计算时间和计算资源,显著提高了基于蒙特卡洛模拟的敏感性分析计算效率;在概率密度加权分析中采用岩土体参数的缩维概率密度函数能够准确地计算边坡失稳概率,避免了有偏估计,使概率密度加权分析方法适用于考虑空间变异性条件下的边坡稳定可靠度敏感性分析问题。; 郭重阳李典庆曹子君高国辉唐小松; 关键词：边坡稳定随机场

考虑参数空间变异性边坡可靠度分析的Kriging方法被引量：9: 2014年; 提出了考虑土体参数空间变异性边坡可靠度分析的Kriging方法.采用拉丁超立方抽样方法产生样本点,通过Karhunen-Loève(KL)级数展开方法离散土体抗剪强度参数相关对数随机场.基于有限元滑面应力法计算边坡安全系数,利用Kriging模型的优良特性拟合边坡可靠度分析的功能函数,在此基础上采用蒙特卡洛方法计算边坡失效概率,并编写了计算程序.最后研究了该方法在2个边坡可靠度分析中的应用.结果表明:与其他方法相比,该方法在考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析中不仅计算效率高,而且精度也较好,为解决复杂边坡可靠度问题提供了一种新的有效的分析工具.忽略土体参数空间变异性并不一定会导致对边坡可靠度的保守估计,同时应准确地估计抗剪强度间的互相关性.; 邓志平蒋水华曹子君唐小松李典庆; 关键词：边坡可靠度土体参数 KRIGING

样本数目对岩土体参数联合分布模型识别精度的影响被引量：5: 2015年; 目前样本数目对岩土体参数联合概率分布模型识别精度的影响还缺少研究。该文提出了样本数目对岩土体参数联合分布模型识别精度的影响分析方法,给出了基于蒙特卡洛模拟的统计量AIC值变异性模拟步骤,定义了描述岩土体参数联合概率分布模型识别精度的正确识别概率,采用蒙特卡洛模拟方法分别研究了样本数目对岩土体参数最优边缘分布函数和最优Copula函数识别精度的影响规律。结果表明:基于有限岩土体参数数据估计的边缘分布函数和Copula函数的AIC值存在较大的变异性。岩土体参数样本数目对最优边缘分布函数和Copula函数的识别精度具有重要的影响,边缘分布函数和Copula函数的正确识别概率随样本数目的增加而增大。岩土体参数变异系数对最优边缘分布函数的识别精度影响相对较小,岩土体参数间相关系数对最优Copula函数的识别精度影响较大。此外,岩土体参数二维分布模型识别比一维边缘分布模型识别需要更多的数据。因此,为了提高岩土体参数联合概率分布模型的识别精度,建议尽可能多地收集岩土体参数试验数据。; 唐小松李典庆周创兵方国光; 关键词：COPULA函数

考虑参数空间变异性多层土坡系统可靠度分析被引量：7: 2015年; 多层土坡在岩土工程实际中十分常见,不仅土体参数存在一定的空间变异性,而且土体框架呈现明显的层状分布特征,然而目前对考虑土体参数空间变异性的多层土坡稳定可靠度研究的远远不够。提出了基于多重响应面边坡系统可靠度分析的蒙特卡洛模拟(MCS)方法,给出了计算流程图,系统地研究了考虑土体参数空间变异性的多层土坡系统可靠度问题。结果表明,提出方法能够有效地分析考虑参数空间变异性低失效概率水平的多层土坡系统可靠度问题,并且具有较高的参数敏感性分析计算效率。; 蒋水华李典庆; 关键词：可靠度

基于概率充分因子的高效土质边坡可靠度优化设计被引量：5: 2016年; 提出了基于概率充分因子的高效土质边坡可靠度优化设计方法.首先,采用拉丁超立方抽样法抽取设计空间中的设计样本;其次,利用子集模拟确定设计样本的概率充分因子,建立概率充分因子与设计变量(如边坡倾角)的设计响应面;最后,通过优化设计确定既满足目标可靠度水平又满足经济性要求的设计方案.通过一个土质边坡算例说明了算法的有效性.结果表明,概率充分因子可以有效地表征设计是否满足可靠度要求、建立较为准确的设计响应面,设计响应面解耦了可靠度优化设计中双循环过程,有效地提高了可靠度优化设计效率.; 辛立光李典庆曹子君; 关键词：边坡稳定

基于有限元强度折减法的多层边坡非侵入式可靠度分析被引量：26: 2014年; 非侵入式的可靠度分析方法具有可以充分利用通用商业有限元软件、便于在实际工程中应用的特点,日益受到工程师们的青睐.本文提出了基于有限元强度折减法的边坡非侵入式可靠度分析方法,并研究了该方法在多层土质边坡可靠度分析中的应用.该方法可以考虑土体参数的空间变异性,基于通用有限元软件求解安全系数,借用随机响应面法实现高效的可靠度分析.结果表明,基于有限元强度折减法的非侵入式边坡可靠度分析方法不仅能够有效地考虑土体参数空间变异性对边坡可靠度的影响,而且能够自动搜索到非圆弧形最危险滑面,所提方法为解决考虑空间变异性的多层土质边坡可靠度问题提供了一条有效的分析途径.提出的改进概率配点法能够有效地提高奇数阶随机响应面的计算精度.采用圆弧形滑面可能会明显高估边坡可靠度水平,因此,十分有必要采用无需事先假定滑面形状的有限元法进行边坡稳定性分析.此外,Sobol指标能够有效地反映随机变量的敏感性,为边坡设计方案优化提供参考依据.; 肖特李典庆周创兵方国光; 关键词：边坡可靠度有限元强度折减法随机场

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国家杰出青年科学基金(51225903)

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