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《岩土力学》2021,(1)
以样本平均值和样本方差为表征的矩估计值在小样本岩土参数下具有较大不确定性,直接用于可靠度分析可能导致结果出现较大误差。根据抽样获得的同一小样本X可能来自不同总体W~*的事件发生概率关系,基于正态总体均值、方差与相应矩估计值的偏差分别服从t及χ~2分布的基本规律,依据条件概率原理构建了由W~*组成的岩土参数虚拟总体空间?_(POP)及对应发生概率空间?_(OCC);以简单土坡为对象,采用Monte Carlo法获得了不同强度参数总体W~*下的失效概率空间?_(FAI),应用全概率公式建立了考虑样本矩估计偏差影响的边坡稳定可靠指标β_T计算方法,分析了多批次小样本抽样下β_T空间分布特征。研究表明:以小样本岩土参数矩估计偏差发生概率为权重的矩偏权值法能有效收窄β_T分布区间,减小参数估计误差传递至β_T空间的不确定性,且β_T空间平均值收敛于真值,表现出良好的有效性和无偏性;针对实际勘察工作中的单批次小样本取样特点,矩偏权值法能较好降低数据在偏差偶然过大情况下造成的可靠性计算结果失真程度。 相似文献
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岩土样本力学参数的模糊统计特征研究 总被引：12，自引：5，他引：7
岩土工程参数中的各种信息都存在模糊性。通过对岩土样本力学参数试验值的研究,提出当分析样本统计特征时,应该充分考虑模糊不确定性因素对参数特征值的影响。在确定的参数隶属函数基础上,推导了岩土样本力学参数模糊统计特征值的计算公式,并证明了公式的合理性。应用实例表明,由于文中提出的计算方法考虑了参数模糊性的影响,其计算结果比按常规统计方法得到的结果更具合理性。在任何情况下,模糊方差和模糊变异系数都比常规统计方法得到的方差和变异系数小。分析结果表明,该方法具有广泛的推广价值。 相似文献
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《岩土力学》2017,(11):3355-3362
岩土工程可靠度分析和设计中,合理地选取随机场参数和相关函数,并准确地描述土性参数空间变异性十分困难。基于贝叶斯理论,本文提出了一套量化砂土有效内摩擦角空间变异性的方法。该方法根据先验信息和静力触探试验锥尖阻力数据,确定砂土有效内摩擦角的随机场参数和相关函数。该方法合理地考虑了砂土有效内摩擦角与锥尖阻力间经验回归方程的不确定性。采用马尔科夫链蒙特卡洛模拟(Markov Chain Monte Carlo Simulation,MCMCS)获取服从后验分布的随机场参数样本。利用MCMCS样本构建随机场参数的Gaussian Copula函数求解后验分布。估计备选相关函数的概率,选择概率最大的为最可能的相关函数。最后,采用美国德州农工大学国家岩土工程砂土试验场的CPT数据算例验证了文中所提方法的有效性。结果表明:文中所提方法可以正确、合理地利用间接测量的锥尖阻力数据确定砂土有效内摩擦角的随机场参数和相关函数,准确量化其空间变异性。对于美国德州农工大学国家岩土工程砂土试验场的砂土有效内摩擦角,建议选用二阶自回归函数作为其最可能的相关函数。 相似文献
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基于K-L信息距离的多源信息融合法 总被引：1，自引：0，他引：1
为解决小子样条件下岩土参数概率分布推断的难题,并克服基于专家信息的融合法不可避免地带有主观随意性的弊端,引入信息论中K-L信息距离的概念,基于先验信息可信度,提出一种新的多源信息融合方法。利用K-L信息距离作为参数分布之间距离的度量,定义先验分布差异率,确定融合权重,进而根据Bayes原理得到后验分布,优化岩土参数分布概型。工程实例分析结果表明,该法计算简单,且克服了推断过程中的主观随意性。计算结果显示该法所得融合分布的方差比已有成果所得方差偏小,说明该法可实现统计意义上的参数概型优化,为岩土参数设计值的合理选取提供了参考。 相似文献
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与单元素的概率格纸图解法相似，利用Ｘ２分布可直观地识别多元离群样品和进行多重总体分布。在研究多元地球化学异常时，首先运用Ｘ２分布图确定正常总体，然后确定多元正常总体的平均值向量、斜方差矩阵和马氏距离的背景上限值，最后利用这些正常总体的参数计算全域的马氏距离并圈定多元地球化学异常。 相似文献
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由于地面雨量站点空间不均及站点资料长度有限、相邻时段和相邻一致区的最优分布函数选择不同,造成降雨频率估计值出现交叉和空间不连续的现象,时空不一致的问题尚没有得到合理的解决。为了获取更加完善合理、时空一致的频率估计值,利用水文气象分区线性矩法计算出的频率估计值,通过误差分摊和二次空间插值及平滑技术对时空分布一致性进行检验和纠正,消除分布曲线的交叉和边界梯度的问题。研究结果表明:通过误差分摊纠正后,消除了交叉异常曲线,各个时段的频率估计值相互制约更加合理;通过空间二次插值纠正后,边界梯度和误差得到明显改善,各站点的频率估计值的经验频率与理论概率更接近,空间分布也更合理。多时段不同重现期下的频率估计值空间分布总体趋势一致,最大值主要分布在淮河流域的东北沂蒙山区,最小值分布在流域的北部平原地区,与站点的实际观测相一致,可为工程设计暴雨和洪水提供基础资料和重要水文依据。 相似文献
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与单元素的概率格纸图解法相似，利用Ｘ＾２分布可直观地识别多元离群样品和进行多重总体分布。在研究多元地球化学异常时，首先运用Ｘ＾２分布图确定正常总体，然后确定多元正常总体的平均值向量，斜方差矩阵和马氏距离的背景上限值，最后利用这些正常总体的参数计算全域的马氏距离并圈定多元地球化学异常。 相似文献
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《岩土力学》2019,(12)
斜坡岩土体抗剪强度参数的空间变异性具有一定的结构性。为研究岩土体参数空间变异结构对边坡失效概率的影响,依据变异函数的内涵推导出变程与相关距离的数学变换关系,并在此基础上提出了结构化交叉约束随机场模拟方法,用以模拟具有互相关性的参数随机场。建立了结构化交叉约束随机场计算模型,研究不同空间变异结构的抗剪强度参数对边坡失效概率的影响。研究结果表明:结构化交叉约束随机场可用于生成模拟具有复杂各向异性空间变异结构的参数随机场,由于考虑了随机偏差、条件数据和空间变异结构,能较为真实地反映地层实际参数,数据波动较条件参数插值场小。可靠性分析结果表明:不考虑抗剪强度参数空间结构分析易高估边坡的失效概率;考虑c′和φ′互相关性时,失效概率随着相关系数的增加而增加,当参数间呈负相关性时更容易高估边坡的失效概率。 相似文献
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滑坡变形预测一直是实现滑坡灾害预报与防控的有效手段。岩土体参数是开展滑坡变形计算的关键输入信息,然而目前研究鲜有考虑岩土体参数不确定性对滑坡变形的影响,如何融合有限监测数据实现岩土体参数不确定性定量表征及滑坡变形概率预测仍然是一大难点。以降雨入渗非饱和土坡为例,开展流固耦合分析,基于有限的孔压监测数据,利用DREAM＿zs算法实现对岩土体参数的高效概率反演。根据岩土体参数的先验分布,采用拉丁超立方抽样法生成随机样本,将其导入ABAQUS中计算相应的坡脚变形作为数据集,分别采用多元自适应回归样条曲线（MARS）和Light GBM模型构建基于数理-机制双驱动的边坡坡脚变形预测模型,计算贝叶斯更新后的后验稳态样本对应的边坡坡脚变形值,并对边坡变形值开展统计分析。结果表明：DREAM＿zs算法仅需少量的孔压监测数据,即可完成对岩土体参数的更新,并且计算效率高、收敛速度快。此外,提出的边坡坡脚变形预测模型不仅突破了由孔压等间接监测数据来预测边坡变形的局限,同时还实现了对边坡变形发生概率的预测,为滑坡变形预测提供了新的思路和探索。 相似文献
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岩土参数的随机性会直接影响边坡稳定性评价结果的精度。首先,依据边坡参数的常用分布特征,利用拉丁超立方抽样法生成若干组边坡土性参数和几何参数的随机样本,用有限元强度折减法求解各组样本对应的边坡安全系数。再考虑土性参数的空间变异性,在二维随机场模型下将蒙特卡罗模拟和有限元强度折减法相结合求解各组样本对应的边坡失效概率。然后,利用样本数据及其安全系数和失效概率对径向基函数（RBF）神经网络进行训练和测试,从而建立边坡安全系数和失效概率的预测模型。算例表明,二维随机场模型能相对精确地考虑参数的空间变异性;在此基础上建立的神经网络模型对边坡的安全系数和失效概率具有较高的预测精度,且能极大地节省边坡稳定性分析的时间。 相似文献
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基于可靠度理论的滑坡稳定性及其影响因素分析 总被引：7，自引：1，他引：6
基于可靠度理论,利用Morgenstern-Price法、Ordinary法、Bishop法和Janbu法等4类极限平衡方法对台州市北水南调工程朱溪引水段Ⅷ号滑坡的稳定性进行了分析,设计了最不利组合、最有利组合、平均值组合的确定性分析方案,目的是为可靠度计算结果提供对比基准;设计了Monte-Carlo循环次数为5 000,50 000,500 000,5 000 000次等4种计算工况,岩土参数的概率分布函数为正态分布、三角形分布和均匀分布等3种情况,方差等于0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0倍初始实验方差等6种计算方案,岩土参数间相关性在-1.0～1.0间按0.25等幅变化的9种情况。研究发现,循环次数仅对安全系极值有较大影响,对可靠度指标影响不大;分布函数和数据离散性均会对结果精度造成影响;参数相关性仅对失效概率造成较大影响。 相似文献
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粒子群优化适线法在水文频率分析中的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
水文频率分析就是给各种水利工程提供具有概率含义的水文设计数据,以确定工程的规模、投资和效益.传统的水文频率计算方法一般都是假定总体服从P-Ⅲ型分布,然后采用适线法根据样本估计参数,进而推求设计值.因此,在概率分布线型确定的前提下,水文频率计算实际上就是根据样本资料估算其中包含的参数.从充分利用样本信息、增强参数估计方法的精确性和减少人为因素影响等方面考虑,本文提出了基于粒子群优化算法的优化适线法,并将该方法应用到年最大流量频率分析中.为了进一步了解该方法的统计特性,还将其与传统参数估计方法(矩法、权函数法、概率权重矩法)作了比较.实例表明,该方法能快速的完成参数寻优过程,并较好的寻找出参数的全局最优解. 相似文献
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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。 相似文献
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受工程勘察成本及试验场地限制,可获得的试验数据通常有限,基于有限的试验数据难以准确估计岩土参数统计特征和边坡可靠度。贝叶斯方法可以融合有限的场地信息降低对岩土参数不确定性的估计进而提高边坡可靠度水平。但是,目前的贝叶斯更新研究大多假定参数先验概率分布为正态、对数正态和均匀分布,似然函数为多维正态分布,这种做法的合理性有待进一步验证。总结了岩土工程贝叶斯分析常用的参数先验概率分布及似然函数模型,以一个不排水黏土边坡为例,采用自适应贝叶斯更新方法系统探讨了参数先验概率分布和似然函数对空间变异边坡参数后验概率分布推断及可靠度更新的影响。计算结果表明：参数先验概率分布对空间变异边坡参数后验概率分布推断及可靠度更新均有一定的影响,选用对数正态和极值I型分布作为先验概率分布推断的参数后验概率分布离散性较小。选用Beta分布和极值I型分布获得的边坡可靠度计算结果分别偏于保守和危险,选用对数正态分布获得的边坡可靠度计算结果居中。相比之下,似然函数的影响更加显著。与其他类型似然函数相比,由多维联合正态分布构建的似然函数可在降低对岩土参数不确定性估计的同时,获得与场地信息更为吻合的计算结果。另外,构建似然函数时不同位置处测量误差之间的自相关性对边坡后验失效概率也具有一定的影响。 相似文献
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边坡工程可靠性分析的最大熵方法,利用已有样本的部分信息来使熵最大化,充分利用了随机变量的高阶矩信息,由样本矩来推断边坡可靠性功能函数的概率密度函数,求解边坡的破坏概率。该方法对基本随机变量的分布没有特别要求,避免了常规方法计算过程中在迭代点处对非正态随机变量进行近似当量正态化处理的缺陷。通常,功能函数的真实概率密度函数很难、甚至无法求得,将Pearson曲线族引入岩土参数随机变量高阶矩的求解当中,可以很容易地得到功能函数的高阶中心矩,然后,基于最大熵原理拟合得到功能函数的最大熵密度函数,采用区间截断法和高斯-克朗罗德数值积分法分别确定最大熵密度函数的拉格郎日系数和边坡的破坏概率。算例分析结果表明:该方法计算效率高,结果可靠,克服了传统方法求解过程复杂、精度低的缺点,将其应用于工程边坡的可靠性分析当中,发展潜力大,具有一定的应用前景和实用价值。 相似文献
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基于现场试验的岩体变形模量尺寸效应研究 总被引：6，自引：4，他引：2
岩体力学参数具有随机性和不确定性,合理确定岩体力学参数是岩土工程稳定性分析的基础和关键。以某水电站前期研究的110个钻孔弹模测试数据为研究样本,对其进行了统计特征分析,确定变形模量的概率分布特征更符合Weibull分布。以钻孔弹模仪承压板尺寸为岩体变形模量研究的样本尺度,岩体由该尺度的岩样叠加而成,建立了不同尺寸的立方体岩体数值分析模型,按照Weibull分布随机给出各岩样的变形模量,在此基础上对不同尺寸的岩体分别进行5 000次单轴压缩试验的数值模拟,得到了不同尺度岩体等效变形模量的变化特征,确定了岩体等效变形模量的REV。基于现场实测岩体变形模量与概率统计理论相结合研究岩体变形模量是一个新的尝试,可为该水电站工程岩体力学参数的合理取值提供依据。 相似文献