共查询到18条相似文献，搜索用时 219 毫秒
1.
有理多项式技术在土坡可靠性分析中的应用 总被引：8，自引：0，他引：8
谭晓慧 《水文地质工程地质》1998,25(5):52-54
本文对各种定值法的土坡稳定性分析模型建立了形式上统一的功能函数,并用有理多项式技术来计算功能函数的统计矩。因此,无论功能函数是线性的还是非线性的,是显式的还是隐式的,可靠性分析的一次二阶矩方法（ＦＯＳＭ）,对于各种土坡稳定性分析模型都简单且适用。 相似文献
2.
在统计矩点估计法和模糊随机理论的基础之上,提出边坡工程模糊随机可靠性分析的模糊点估计法,将边坡稳定性极限状态方程由模糊随机集向普通随机集转化,然后利用点估计法求解边坡的可靠度指标。鉴于岩土体物理力学参数的近似分布类型,采用区别于梯形模糊数的正态模糊数对随机变量进行模糊随机化处理,使其更趋近于物理力学参数的近似分布类型。该方法考虑了各个力学参数的模糊性,计算结果更能反映边坡的真实工作状态。算例分析结果表明,该法使用简便,计算效率高,结果可靠,避免了传统分析方法的缺点,对复杂边坡或者功能函数为隐式表达的边坡工程可靠性分析具有很大的潜力,为边坡可靠性分析提供了一条新的途径,具有广泛的应用前景。 相似文献
3.
基于认知聚类分区方法的边坡可靠度分析 总被引：1，自引：0，他引：1
提出了边坡可靠度分析的一种新的全局优化方法--认知聚类分区方法。该方法主要包括5个步骤：分区、随机抽样、计算极径L、回代、计算可靠指标及验算点。给出了相应的计算流程图,并编写了基于C语言的计算程序KCPREL。最后,以岩质边坡稳定可靠度问题为例证明了所提方法的有效性。结果表明,认知聚类分区方法能同时计算出可靠指标和验算点,并能获得全局最优解。该方法的计算精度和蒙特卡洛模拟方法相当,计算效率远远高于传统的蒙特卡洛模拟方法。此外,该方法在分析含有复杂的隐式及非线性功能函数的边坡稳定可靠度问题方面体现出明显的优越性。等步长认知聚类分区方法能全面且均匀地搜索角度,从而得到更准确的验算点。为了保证足够的计算精度及减小计算量,建议步长取10º以内。 相似文献
4.
5.
针对传统响应面法在求解具有高度非线性隐式功能函数边坡可靠性问题上的局限性,采用适用于处理高维度、小样本、非线性回归问题的高斯过程回归模型构建隐式功能函数的响应面,将高斯过程响应面与蒙特卡罗模拟法相结合,通过构造合理的迭代方式,在利用高斯过程回归模型的不确定性评价功能获取最优采样点的基础上,实现了高斯过程响应面动态更新,由此提出了边坡失效概率快速估计的高斯过程动态响应面法。利用数值算例验证了该方法的有效性,在此基础上对3个边坡算例进行了可靠性分析。结果表明,与传统响应面法相比较,该方法计算精度与计算效率明显较高,易于与既有的边坡分析软件相结合,且实现容易,适用于边坡可靠性的快速分析。 相似文献
6.
《岩土力学》2017,(4)
从统计资料不足的角度出发,研究一种岩土工程隐式功能函数非概率可靠性方法,作为概率可靠性方法的有益补充。首先利用系列区间扩展函数降低区间相关性,建立基于子区间法的隐式函数区间解的迭代程序;然后采用试验设计的方法,从全面设计的角度建立统计优化模型搜索最优解,达到一个目标区间内获得一个简单计算方案的目的;最后通过对功能函数中应力函数的区间解设置置信区间,形成有限计算代价下的偏向于绝对安全的隐式功能函数非概率可靠性模型。通过岩土工程中最小支护阻力函数演示该方法的具体操作程序。工程算例结果表明,由此得到的最小支护阻力上限值与蒙特卡洛模拟法最大值的相对误差为0.83%,偏向于绝对安全。 相似文献
7.
针对岩土工程的功能函数强非线性且难以显式表达的特点,提出了基于人工神经网络的四阶矩法,充分利用了基本随机变量的统计信息。首先利用神经网络对结构的隐式功能函数进行拟合,求得基本随机变量在均值点处的功能函数值及其偏导数,然后利用泰勒级数展开的方法由基本随机变量的前四阶矩求得功能函数的前四阶矩,并借助于Pearson系统获得功能函数的更高阶矩。在此基础上,通过最大熵原理确定以功能函数各阶矩为约束的功能函数的概率密度函数,最后由一次积分得到结构的失效概率。通过数值算例和工程实例不同方法的对比分析,表明基于神经网络的结构可靠度分析四阶矩方法是可行的,有效的,能够满足岩土工程可靠度分析的要求。 相似文献
8.
边坡工程的复杂性不仅表现为各岩土参数的变异性和非确定性,而且还在于其极限状态功能函数的非解析性及隐式性。以Janbu 法为例,研究了隐式功能函数下易于执行的边坡工程稳定可靠度计算方法。首先,调用边坡极限平衡模式获得岩土基本参数,并利用拉丁超立方试验设计抽取影响边坡稳定性基本参数的适量初始样本。其次,采用地质统计学中的克里金（Kriging）各向异性关联映射方法,将边坡功能函数值表述为随机过程。然后,结合主动学习方法,基于搜索规则调整训练样本,通过反复迭代循环确定满足实际工程精度的随机过程所表示的边坡功能函数。最后,调用随机过程函数通过验算点法（JC法）获得边坡的失效概率。工程算例分析表明,文中方法的求解精度与蒙特卡洛模拟方法相当,但计算过程简明,效率高,更具工程实用性。 相似文献
9.
提出了基于支持向量机（SVM）的边坡可靠度分析新算法。该方法采用均匀设计确定样本点,通过一定数量的确定性计算来训练SVM,拟合边坡的功能函数;采用一阶可靠度方法（FORM）和迭代算法优化SVM模型,获得可靠度指标和验算点信息;在SVM模型基础上进一步通过二阶可靠度方法（SORM）和蒙特卡罗模拟（MCS）计算边坡的失稳概率。以两个典型边坡为例,通过与其他方法比较,证明了该方法的准确性和高效性。结果表明：提出的在标准正态空间（U空间）中取样并构建SVM,在原始空间（X空间）中计算功能函数的算法,有效地解决了具有相关非正态分布变量的可靠度分析问题,并且可很容易扩展到SORM的计算。算例结果证明,该方法的精度高于FORM;而效率优于MCS。分析过程中,边坡安全系数计算和可靠度分析相互独立。因此,该方法既适用于具有显式功能函数的简单问题,也适用于需要软件计算安全系数的实际边坡问题。 相似文献
10.
《岩土力学》2017,(10)
目前,岩土工程中常用的塑性屈服准则多为局部不可导的分段函数,在隐式有限元求解中均采用显式向前欧拉法更新应力和Newton-Raphson迭代法求解方程。但显式向前欧拉法容易导致应力偏离屈服面和计算不收敛,而Newton-Raphson迭代法需频繁求导,对于分段函数而言这些方法均不利于求解。为此,提出了采用半隐式向后欧拉法和免导数的Steffensen迭代法联合更新应力与一致切线模量的方案。根据上述方案,利用ANSYS提供的User Mat模块编写了基于统一强度理论与拉破坏复合屈服准则的理想塑性模型。用自定义的本构模型模拟深埋圆形巷道弹塑性开挖过程,数值模拟结果与理论解很好地吻合,验证了模型代码和所提出方案的正确性和可行性。采用半隐式向后欧拉法与Steffensen迭代法相结合的手段,可简化应力与一致切线模量的求解,该方法避免了应力偏离屈服面和求解流动函数偏导,算法简便,易于推广应用。 相似文献
11.
传统有限元强度折减法在边坡稳定性数值分析中取得了一定的成功,但由于未考虑岩土体材料参数的变异性等不确定性因素,尚不能直接应用于边坡稳定性特别是动力稳定性可靠性分析问题。为此提出了基于有限元强度折减法的地震边坡动力稳定性可靠性分析方法。将有限元极限分析法、动力分析法和可靠性分析法三者耦合,分析求解边坡在地震作用下的动力稳定性可靠性问题,并将这一过程在数值计算程序中得以实现。在计算分析过程中,克服了原方法需不断人工试算才能得到边坡安全系数而无法量化处理问题,并对边坡动力失效准则进行了适用于程序化的改进,使其计算过程完全实现自主运行。结合典型算例分析结果表明,该方法显著的特点是能较全面地反映岩土体的动力特性和边坡岩土体材料强度参数的变异性及相关性,所得结果相对更加合理且更符合工程实际。该方法既是对有限元强度折减法的应用范围的有益推广,也为边坡动力稳定性可靠性问题研究提供了一条新的有效途径。 相似文献
12.
相较于极限平衡法,强度折减法在计算边坡稳定性系数上有许多优势,但更大的计算量在一定程度上限制了其在边坡可靠度分析中的应用。为了有效地减少可靠度分析中数值模型的计算次数,以减轻使用强度折减法所带来的计算压力,引入了基于主动学习径向基函数（ARBF）代理模型的高效分析方法：利用主动学习函数在极限状态面附近搜索训练样本更新代理模型,加快模型训练的收敛速度;采用线性核径向基插值函数简化模型参数优化过程,建立简洁、稳定的代理模型。此外,为了充分发挥主动学习代理模型的优势,提出针对土质边坡特性的初始采样策略。当得到稳定的代理模型后,结合蒙特卡罗模拟计算边坡的系统失稳概率。作为对比,基于两个典型边坡算例,测试了两种经典的可靠度方法：主动学习克里金模型（AK）和二次响应面法（QRSM）,论证了引入的主动学习径向基函数代理模型在计算效率上的高效性和计算模型上的稳定性。 相似文献
13.
A new computing method is proposed for reliable analysis. The limit state function is implicit and nonlinear in reliability analysis of slopes and is difficult to apply by traditional reliability methods, especially in large‐scale project applications. Relevance vector machines (RVMs) are capable of approximating the limit state function without the need for additional assumptions regarding the function form, as opposed to traditional polynomial response surfaces. RVMs were adapted to obtain the limit state function. We propose an RVM‐based response surface method combined with the first‐order reliability method for slope reliability analysis and describe its step‐by‐step implementation. The reliability index obtained from the proposed method shows excellent agreement with traditional response surface method results. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
14.
现行的抗滑桩滑坡推力以及抗滑桩内力计算方法本质上属于定值方法,由于该方法未考虑边坡岩土体材料参数的变异性等不确定性因素,存在着抗滑桩支护不足或过度支护等问题,因此提出基于有限元强度折减法(SRFEM)的抗滑桩滑坡推力及抗滑桩内力可靠性分析方法。将极限分析法、有限元方法和可靠性分析法三者耦合,用2结点梁单元模拟抗滑桩受力状态,采用拉丁超立方抽样法(LHS)进行可靠度计算,分析求解边坡抗滑桩可靠性问题,并将该过程在数值计算程序中得以实现。对抗滑桩滑坡推力以及抗滑桩内力进行概率统计,得出函数分布关系,并根据已给定的失效概率控制值,反算出滑坡推力以及抗滑桩内力设计值。结合典型算例分析结果表明该法显著区别于一般方法,能较全面地反映出边坡整体现状特征和岩土体材料强度参数的变异性,相对更加合理,且更符合工程实际。 相似文献
15.
In this study, a new reliability analysis method was developed based on the adaptive high-dimensional model representation (HDMR) and applied to geotechnical engineering problems. For practical problems requiring finite element (FE) analysis or other numerical methods to evaluate system responses such as stresses and deformations, an efficient and accurate metamodeling technique is needed because it is not efficient or straightforward to directly adopt the conventional sampling-based or gradient-based reliability analysis approaches. In this work, an adaptive metamodeling approach was created and studied based on the HDMR framework and augmented radial basis functions (ARBFs). In this adaptive ARBF-HDMR technique, a simple and inexpensive first-order ARBF-HDMR metamodel was first constructed to explicitly express a performance function, and an alternate first-order reliability method (FORM) was applied to locate the design point and compute the reliability index. A local window was then defined such that additional sample points were generated and a higher-order HDMR component function was created using ARBF and added to the existing ARBF-HDMR metamodel. The accuracy of the ARBF-HDMR metamodel was improved through this adaptive process, especially in the region surrounding the design point. One mathematical and four geotechnical engineering problems were studied and solved using the proposed adaptive ARBF-HDMR approach. The proposed method was found to be capable of obtaining accurate reliability indices within a few iterations in all test problems. 相似文献
16.
极限平衡分析方法是斜坡稳定性评价中的常用方法,在长期的工程实践中积累了丰富的经验,但其不能考虑斜坡岩土体中实际存在的不确定性,在应用中具有一定的局限性。可靠度分析方法可有效地考虑斜坡系统内的不确定性和相关性,但因状态函数偏导数的求解比较困难,使可靠度分析方法在实际中应用不便。为解决上述问题,根据二元函数插值逼近原理,在矩形区域上构造拉格朗日不完全双二次多项式逼近状态函数,从而近似地计算状态函数的偏导数,求得状态函数的均值和方差,并利用精度较高的一次二阶矩方法来计算斜坡的可靠指标和破坏概率。据鄂西恩施地区马堡营滑坡实例分析表明,引入二元函数插值逼近的一次二阶矩方法计算结果与剩余推力法及Monte-carlo模拟方法结果一致,其精度可满足工程需求。 相似文献
17.
Strain gradient implies an important characteristic in localized damage deformation, which can be observed in the softening state of brittle materials, and strain gradients constitute the basic behaviours of localization failure area of the materials. The most important point in strain gradient is its damaging function including an internal length scale, which can be used to express the scale effects of mechanical responses of brittle rock mass. By extending the strain gradient theory and introducing an intrinsic material length scale into the constitutive law, the authors develop an isotropic damage model as well as a micro‐crack‐based anisotropic damage model for rock‐like materials in this paper. The proposed models were used to simulate the damage localization under uniaxial tension and plain strain compression, respectively. The simulated results well illustrated the potential of these models in dealing with the well‐known mesh‐sensitivity problem in FEM. In the computation, elements with C1 continuity have been implemented to incorporate the proposed models for failure localization. When regular rectangle elements are encountered, the coupling between finite difference method (FDM) and conventional finite element method (FEM) is used to avoid large modification to the existing FEM code, and to obtain relatively higher efficiency and reasonably good accuracy. Application of the anisotropic model to the 3D‐non‐linear FEM analysis of Ertan arch dam has been conducted and the results of its numerical simulation coincide well with those from the failure behaviours obtained by Ertan geophysical model test. In this paper, new applications of gradient theories and models for a feasible approach to simulate localized damage in brittle materials are presented. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
18.
A practical and efficient approach of implementing second‐order reliability method (SORM) is presented and illustrated for cases related to foundation engineering involving explicit and implicit limit state functions. The proposed SORM procedure is based on an approximating paraboloid fitted to the limit state surface in the neighborhood of the design point and can be easily carried out in a spreadsheet. Complex mathematical operations are relegated to relatively simple user‐created functions. The failure probability is calculated automatically based on the reliability index and principal curvatures of the limit state surface using established closed‐form SORM formulas. Four common foundation engineering examples are analyzed using the proposed method and discussed: immediate settlement of a flexible rectangular foundation, bearing capacity of a shallow footing, axial capacity of a vertical single pile, and deflection of a pile under lateral load. Comparisons with Monte Carlo simulations are made. In the case of the laterally loaded pile, the friction angle of the soil is represented as a one‐dimensional random field, and pile deflections are computed based on finite element analysis on a stand‐alone computer package. The implicit limit state function is approximated via the response surface method using two quadratic models. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献