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相似文献
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1.
边坡稳定可靠性的随机有限元分析   总被引:9,自引:2,他引:9  
随机有限元法可以处理土性参数的变异性和空间相关性。对二阶摄动随机有限元法的摄动理论和程序进行了研究,提出了偏导矩阵的组集方法,采用正态分布随机变量的正交变换法来提高计算效率。考虑土性参数随机场作用和土性指标之间的互相关性,建立边坡局部抗剪和总体稳定性可靠度的随机有限元分析模型,对某实际土坡进行了可靠度计算,计算结果较为符合实际。  相似文献   

2.
将随机土性分布参数模拟为随机场,用矩形和任意四边形局部平均随机场单元来离散随机场,对随机场离散技术和自协方差矩阵的组集方法进行了研究,提出了多维相关正态分布随机数的计算机模拟方法,同摄动随机有限元和直接Monte-Carlo随机有限元相比,Neumann随机有限元具有较好的计算精度和计算效率,研制了Neumann随机有限元的程度,考虑荷载变异性和土性分布参数的变异性,用Neumann随机有限元法进行地基沉降和非均沉降的概率分析。  相似文献   

3.
顺层边坡稳定性及可靠度的随机有限元分析法   总被引:2,自引:1,他引:1  
阐述了基于摄动法的随机有限元基本原理,采用以均值为中心的2阶摄动随机有限元,运用局部平均的空间离散方法,对顺层边坡的应力场进行了2阶统计均值、协方差和方差的分析,并结合顺层边坡沿软弱夹层滑动的破坏特征,推导了基于Mohr-Coulomb准则的顺层边坡整体稳定的安全系数和可靠度的计算表达式。结合典型顺层岩质路堑边坡工程实例,采用摄动随机有限元法进行了边坡稳定性和可靠度的分析计算。结果表明,文中介绍的摄动随机有限元法可以考虑多种随机变量对边坡系统的影响,可同时采用安全系数和可靠度作为边坡稳定性的评价指标,判定结果更为准确和全面。  相似文献   

4.
基于遗传算法的土性参数估计   总被引:1,自引:0,他引:1  
在土工问题的研究和分析中,土性参数的合理估计非常重要,根据工程中实测值反演土性参数不失为一种有效会计参数的新思路,文章采用遗传算法并结合Biot固结有限元数值法对一假设路堤的双层地基的一些主要土性参数进行反演,结果显示误差很小,收敛速度也很快,说明遗传算法这种新型的优化算法在土性参数优化估计中具有精度高、反演快的优越性,克服了传统优化方法一些缺点,因此值得在岩土工程领域参数优化中推广。  相似文献   

5.
给出分析各向异性非均质稳定随机渗流场问题的三维有限元模型;结合实际工程问题,统计分析长江荆南干堤士性参数的分布特征,通过Kolomogorov-Smirnov统计检验表明,渗透系数呈高斯分布假设可以接受;通过对长江荆南干堤随机渗流场的三维有限元统计模拟的数值分析,研究长江荆南干堤渗流场的各种随机特性,并进一步对随机模拟结果进行统计检验,验证模拟结果的合理性;在实际的分析研究中把上下游水位的随机波动引入三维有限元的随机分析模型,分析上下游水位的变异性对渗流场矢量的随机干扰和边界条件的随机性对随机渗流场分析结果变异性的影响。在此基础上进一步考虑施加诸如垂直截渗墙、下游导渗沟等抗渗措施后,它们作为复杂边界条件的扰动,在与场内土性参数的变异性共同影响下,对渗流场水头势分布的随机干扰特性,并与相应的确定性稳定渗流场问题的结果对比,证实随机渗流场研究的必要性、可行性及实用性。实现了对长江荆南干堤的三维渗流场的较为全面的随机场模拟及特性分析,分析得到的结论通过统计检验并结合实测工程数据对照证明是可靠的,所研制的程序是适用的。  相似文献   

6.
计算相关距离的神经网络方法   总被引:6,自引:3,他引:3  
通过对GRNN网络分析, 导出了网络参数spread与平方指数相关函数参数r0之间的关系, 提出了基于GRNN的计算相关距离和拟合相关曲线的方法。研究表明,在最优spread参数条件下GRNN网络能够较为准确地映射实测土性曲线的变化特征,反映土性空间的相关特征。  相似文献   

7.
上海软土动力参数变异性对土层地震反应的影响   总被引:6,自引:0,他引:6  
楼梦麟  严国香  沈建文  文峰 《岩土力学》2004,25(9):1368-1372
应用模态摄动法求解水平分层均匀土层的地震反应,通过大量的数值计算,讨论上海软土土性变化对土层基本周期和表面地震加速度反应的影响。数值结果表明:准确获取土层的动力参数对土层地震反应计算有重要影响,在现场实测获得较为翔实的土样动力特性参数的基础上,土层土性动力参数变异性所产生的计算误差是有限的。  相似文献   

8.
苏中腹地湖相软土土性参数变异性统计描述   总被引:3,自引:1,他引:2  
基于江苏中部某高速公路工程地质勘察所提供的大量室内试验测试数据,运用随机场理论,将土层剖面模拟为随机场而非传统意义上的随机变量,提出了基于随机场理论、考虑空间趋势分量的土性参数变异性统计方法,系统地统计分析了苏中腹地湖相软土土性参数的变异特性,对比了实验室物理性质指标参数、变形参数和强度参数变异性特征。统计结果表明,该地区软土实验室物理性质指标参数变异性较小,不存在明显的趋势分量,可用传统方法进行统计估计;实验室变形和强度参数存在明显的趋势分量,统计前需对数据进行回归分析和去趋势化处理,从而基于随机场理论进行统计分析。研究不仅提供了土性参数变异性统计的新方法,而且能对苏中地区工程建设提供必要的参考,为区域性软土土性参数随机场模型的建立打下了坚实的基础。  相似文献   

9.
刘志强  辛建  喻文兵 《冰川冻土》2013,35(6):1499-1504
寒区高等级公路宽幅路面比普通路面吸热面积更大,增加了保证路基稳定性的难度.在对其进行路基温度场的稳定性分析时,传统的有限元方法都是进行确定性分析,没有考虑到边界条件等因素的随机性、变异性,因此不能得知以上随机因素引起温度场的变幅.采用随机有限元法,由温度场的变分原理,通过摄动法建立随机温度场,从而得到随机温度场的有限元格式,理论公式可广泛适用于其他工程随机温度场问题. 将宽幅路基气温边界条件参数设为随机变量,考虑升温效应,对寒区宽幅路基温度场进行计算,分析了温度场均值和方差的分布规律.结果表明:宽幅路基中部聚热效应明显,路基下部出现厚度不均匀的融化盘,可能造成路基不均匀沉降;边界条件的随机性造成温度场方差分布呈明显的边界效应,即越靠近路基上边界温度场方差越大,在一定深度以下趋于零.此外,不论是路基下出现的融化盘,还是温度场方差分布下边界都将随时间增长而扩大.  相似文献   

10.
林琳  史良胜  杨金忠  蔡树英 《岩土力学》2006,27(10):1777-1780
不同类别土之间的性质差异导致了土性空间变异性的增大,需要建立一种模型以更真实地反映变异产生机制。引入基于马尔可夫场的多元指示地质统计模型,推导了含多类土的土层特性参数统计特征的理论表达式,分析了多类土的存在对K-L(Karhunen-Loeve)展开的影响,应用谱模型对土层进行了渗流力学随机分析。模拟结果证实了高斯平稳场-马尔可夫场的正确性和谱模型的有效性。  相似文献   

11.
A new perturbation technique and finite-element method, which incorporates an undetermined-coefficients approach, is proposed to conduct stochastic simulation for problems of groundwater flow. Formulas of the mean value and variance of groundwater head are derived to exclude the process of computing the first and second-order derivatives of groundwater head with respect to stochastic variables (coefficient of transmissibility, storage coefficient, etc.) in the calculation process of common finite element methods. For ordinary stochastic groundwater problems, the statistical properties of groundwater head can be easily obtained by using the proposed method, which is especially efficient for the stochastic problems that have fewer input stochastic variables. A stochastic numerical simulation of a two-dimensional confined-groundwater flow problem has been conducted to validate effectiveness and determine the limitations of the proposed method. The results illustrate that the accuracy and efficiency of the method proposed are satisfactory, and that the computing time is shorter when there is a small number of input stochastic variables.  相似文献   

12.
Some of the available stochastic finite element methods are adapted and evaluated for the analyses of response of soils with uncertain properties subjected to earthquake induced random ground motion. In this study, the dynamic response of a soil mass, with finite element discretization, is formulated in the frequency domain. The spectral density function of the response variables are obtained from which the evaluation of the root-mean-squared and the most probable extreme values of the response are made. The material non-linearities are incorporated by using strain compatible moduli and damping of soils using an equivalent linear model for stress–strain behaviour of soils and an iterative solution of the response. The spatial variability of the shear modulus is described through a random field model and the earthquake included motion is treated as a stochastic process. The available formulations of direct Monte-Carlo simulation, first-order perturbation method, a spectral decomposition method with Neumann expansion and a spectral decomposition method with Polynomial Chaos are used to develop stochastic finite element analyses of the seismic response of soils. The numerical results from these approaches are compared with respect to their accuracy and computational efficiency. © 1998 John Wiley & Sons Ltd.  相似文献   

13.
潜水水流的动态随机模拟是一个复杂而难解决的问题.通过建立二维潜水非稳定流模拟的摄动随机有限元模型, 把控制方程的主要参数渗透系数和给水度随机变量、及源汇项和边界条件看作随机变量.在充分考虑4种随机因素的条件下, 推导出求解潜水二维非稳定流均值和方差的9个方程; 重点介绍了不同方程数值离散的特殊处理方法.通过设定理想例子对模拟结果进行了分析, 表明随机变量中边界条件值方差、渗透系数方差变化对水头方差变化的影响很小, 给水度方差的变化对水头方差的变化影响很大.本模型考虑因素全面, 对一般的潜水非稳定流随机模拟都可应用.本研究给出了边界、渗透系数、给水度的随机因素对潜水动态模拟的影响, 丰富和补充了地下水运动的随机理论.   相似文献   

14.
Water flow is greatly influenced by the characteristics of the domain through which the process occurs. It is generally accepted that earth materials have extreme variations from point to point in space. Consequently, this heterogeneity results in high variation in hydraulic properties of soil. In order to develop an accurate predictive model for transport processes in soil, the effects of this variability should be considered. In this study a two‐dimensional stochastic finite element flow model was developed for simulation of water flow through unsaturated soils. In this model, the stochastic partial differential governing equation of water flow, obtained from implementation of the perturbation‐spectral stochastic method on classical Richard's equation, was solved using a finite element method in the space domain and a finite difference scheme in the time domain. The effective hydrological parameters embedded in the mathematical model depend on time derivatives of capillary tension head; this makes possible to consider the hysteresis due to large‐scale variability of soil hydrological properties. The model is also capable of simulating infiltration and evaporation events and rapid change in the land surface boundary condition from one type event to another, based on a scheme used in the model for implementation of land surface boundary condition. The model was validated with the data obtained from a layered lysimeter test. The model was also used to simulate water flow under a long irrigation furrow. The results obtained with this model show better agreement with experimental measurements in comparison with a deterministic model. The possible reason for this agreement is that in the developed model, the influence of the variability of the properties of soil and effects of parameter hysteresis on water flow and water content redistribution are considered. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

15.
有限元插值法利用区域边界上的少量数据可计算区域重力异常。由于只有区域数据参与插值计算,其结果更准确。通过教学模型实验得出结论:在区域场近似二次或三次曲面的条件下,有限元插值法比最小二乘法计算的区域场更接近真实值。在某盆地的重力资料处理中,用有限元插值法分离出该区的局部重力异常.  相似文献   

16.
隧道围岩弹塑性随机有限元分析及可靠度计算   总被引:14,自引:2,他引:12  
徐军  郑颖人 《岩土力学》2003,24(1):70-74
在弹塑性有限元分析的初应力法基础上,推导了弹塑性随机有限元增量初应力法的计算迭代格式,结合可靠度理论,给出了围岩稳定的可靠度分析方法,在计算出可靠度的同时还给出了围岩和锚喷支护结构的应力特征值。并对一工程算例进行了详细的分析和讨论,得出了一些有益的结论。  相似文献   

17.
王冬勇  陈曦  于玉贞  吕彦楠 《岩土力学》2019,40(12):4890-4896
地基极限承载力分析是土力学研究中的一个经典课题。基于Hellinger-Reissner混合变分原理和有限元方法,将岩土体弹塑性问题构造成基于有限元框架的二阶锥规划(second-order cone programming,SOCP)问题,进而提出一种基于二阶锥规划理论的增量有限元法,即FEM-SOCP法。将岩土体弹塑性问题构造成二阶锥规划的数学优化问题,可以避免采用传统弹塑性计算中复杂的应力点积分等算法和屈服面棱角的平滑处理。此外,对于二阶锥规划问题,可以采用具有原始?对偶内点求解法的标准数学规划求解器MOSEK进行求解。将增量加载FEM-SOCP法应用于经典的基底粗糙的条形浅基础地基极限承载力分析中,分别考虑了关联和非关联塑性条件下的Mohr-Coulomb屈服准则。数值结果表明:所提出的增量加载FEM-SOCP法获得的地基承载力系数及地基承载力与传统FEM计算结果基本一致,而与常规有限元计算结果相比,基于增量加载的FEM-SOCP法所获得的屈服区更加平滑。  相似文献   

18.
青藏铁路冻土路基温度场随机有限元分析   总被引:17,自引:7,他引:10  
从一阶Taylor展开式入手,结合冻土温度场计算有限元法,推导了冻土路基温度场随机有限元方程及有关计算公式,并对青藏铁路北麓河试验段冻土路基温度场进行了随机有限元分析,结果表明温度标准差与温度场的分布趋势大致相同,在垂直方向上,最大值都出现在路基上部,向下逐渐减小,但两者分布范围略有不同,路基内部标准差的分布范围明显较大,在一定深度处达到均化。  相似文献   

19.
基于Mohr-Coulomb破坏准则下材料的非线性特征,结合粘塑性应力空间内破坏准则被有限超越期间的稳定时间步长,对随机数学覆盖下粘塑性数值算法的逻辑实现过程进行推导,在直接偏微分理论基础上建立了三维及平面应变条件下粘塑性非线性随机有限元的本构关系式,进而提出了基于全量理论的粘塑性非线性随机有限元列式,并以堤防填筑工程为例,分析研究了土质堤坝分阶段逐步填筑过程中的随机演化机理及堤坝结构的可靠度安全性,实现了堤防填筑工程的全程随机模拟。  相似文献   

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