Learning soil parameters and updating geotechnical reliability estimates under spatial variability – theory and application to shallow foundations     

Iason Papaioannou  Daniel Straub 《Georisk: Assessment and Management of Risk for Engineered Systems and Geohazards》2017,11(1):116-128

ABSTRACT

Field data is commonly used to determine soil parameters for geotechnical analysis. Bayesian analysis allows combining field data with other information on soil parameters in a consistent manner. We show that the spatial variability of the soil properties and the associated measurements can be captured through two different modelling approaches. In the first approach, a single random variable (RV) represents the soil property within the area of interest, while the second approach models the spatial variability explicitly with a random field (RF). We apply the Bayesian concept exemplarily to the reliability assessment of a shallow foundation in a silty soil with spatially variable data. We show that the simpler RV approach is applicable in cases where the measurements do not influence the correlation structure of the soil property at the vicinity of the foundation. In other cases, it is expected to underestimate the reliability, and a RF model is required to obtain accurate results.  相似文献   

沙漠地区地震勘探随机噪声建模及其在噪声压制中的应用          下载免费PDF全文

李光辉  李月 《地球物理学报》2016,59(2):682-692

随机噪声是影响地震勘探有效信号的主要因素,其存在大大降低了地震记录的信噪比.在噪声压制方法不断被改进的同时,对随机噪声特性进行研究,了解噪声的产生机制是对其进行压制的先决条件,目前对噪声的研究主要是特性研究以寻找规律性,对其进行定性定量的分析还比较少.本文根据塔里木沙漠地区实际采集环境,考虑到噪声的连续性给计算带来的不便,假设各类噪声源以点源的形式分布在检波器周围,依据相应理论确定各类噪声源的源函数,其激发的噪声经由波动方程传播,将随机噪声作为各类噪声源共同作用的综合波场,建立随机噪声的理论模型.通过分析不同种噪声对地震记录的影响,选取合适的滤波方法对其进行压制,实验结果表明,通过建立沙漠地区随机噪声的理论模型,为选择有效的滤波方法,提高地震记录信噪比起到理论指导作用.  相似文献   

基于Duffing振子混沌系统的地震速度分析方法          下载免费PDF全文

刘财  王博  刘洋 《地球物理学报》2015,58(6):2057-2068

强随机噪声干扰是导致地震勘探资料低信噪比的主要原因,如何在强随机噪声干扰下获取有效的信息是值得关注的问题.Duffing振子混沌系统是一个非线性的动力学系统,其对强随机噪声具有免疫能力,而对特定的周期性信号具有敏感性.本文提出一种基于Duffing振子混沌系统的速度分析方法.对CMP道集按照时距曲线关系进行移动窗口截取,将所截取的信号构建为待测信号加入Duffing振子混沌系统,通过相图网格分割方法(GPM)判断系统状态的改变,从而在强随机噪声背景下获得高分辨率的速度谱.理论模型和实际资料的处理结果表明,与传统的水平叠加速度分析方法相比,本方法能够在强随机噪声背景下获得更准确的速度分析结果.  相似文献   

First-principles derivation of reactive transport modeling parameters for particle tracking and PDE approaches     

《Advances in water resources》2014

Both Eulerian and Lagrangian reactive transport simulations in natural media require selection of a parameter that controls the “promiscuity” of the reacting particles. In Eulerian models, measurement of this parameter may be difficult because its value will generally differ between natural (diffusion-limited) systems and batch experiments, even though both are modeled by reaction terms of the same form. And in Lagrangian models, there previously has been no a priori way to compute this parameter. In both cases, then, selection is typically done by calibration, or ad hoc. This paper addresses the parameter selection problem for Fickian transport by deriving, from first principles and D (the diffusion constant) the reaction-rate-controlling parameters for particle tracking (PT) codes and for the diffusion–reaction equation (DRE). Using continuous time random walk analysis, exact reaction probabilities are derived for pairs of potentially reactive particles based on D and their probability of reaction provided that they collocate. Simultaneously, a second PT scheme directly employing collocation probabilities is derived. One-to-one correspondence between each of D, the reaction radius specified for a PT scheme, and the DRE decay constant are then developed. These results serve to ground reactive transport simulations in their underlying thermodynamics, and are confirmed by simulations.  相似文献   

Structural modal parameter identification and damage diagnosis based on Hilbert-Huang transform   总被引：1，自引：1，他引：0  

Han Jianping  Zheng Peijuan  Wang Hongtao 《地震工程与工程振动(英文版)》2014,13(1):101-111

Traditional modal parameter identifi cation methods have many disadvantages,especially when used for processing nonlinear and non-stationary signals.In addition,they are usually not able to accurately identify the damping ratio and damage.In this study,methods based on the Hilbert-Huang transform(HHT) are investigated for structural modal parameter identifi cation and damage diagnosis.First,mirror extension and prediction via a radial basis function(RBF) neural network are used to restrain the troublesome end-effect issue in empirical mode decomposition(EMD),which is a crucial part of HHT.Then,the approaches based on HHT combined with other techniques,such as the random decrement technique(RDT),natural excitation technique(NExT) and stochastic subspace identifi cation(SSI),are proposed to identify modal parameters of structures.Furthermore,a damage diagnosis method based on the HHT is also proposed.Time-varying instantaneous frequency and instantaneous energy are used to identify the damage evolution of the structure.The relative amplitude of the Hilbert marginal spectrum is used to identify the damage location of the structure.Finally,acceleration records at gauge points from shaking table testing of a 12-story reinforced concrete frame model are taken to validate the proposed approaches.The results show that the proposed approaches based on HHT for modal parameter identifi cation and damage diagnosis are reliable and practical.  相似文献   

盐岩地下储气库套管运行安全的可靠性分析研究     

向文  张强勇  蔡兵 《岩土力学》2014,35(Z2):379-385

盐岩因其具有良好的蠕变特性、低渗透性以及损伤自我恢复特性成为国际上公认的最理想能源地下存储介质。在盐岩地下储气库运营过程中储库套管受到储气内压、材料参数和几何尺寸等不确定性因素的影响,为了评价这些随机风险因素对储库套管结构运行安全的影响,建立了盐岩储气库的套管结构模型和基于Von Mises屈服准则的套管结构功能函数,根据建立的结构模型和结构功能函数,应用响应面法结合蒙特卡洛抽样计算获得储库在高压和低压运行条件下套管结构可靠度的变化规律。可靠性分析表明,为保证套管运行安全,储库最低运行内压应大于3 MPa,最高运行内压应小于22 MPa,套管靴距离储库腔顶的距离应大于10 m,并应适当加大套管的壁厚和减小套管的内径。  相似文献   

考虑超随机特性的人工地震动合成   总被引：5，自引：5，他引：0  

徐国栋  周锡元  闫维明  董娣 《地震工程与工程振动》2005,25(4):11-17

文中根据自相关函数随机噪声部分的2个重要性质提出了自相关函数随机噪声部分的迭代生成算法,并给出了以确定性自相关函数为目标函数,考虑随机噪声部分影响的人工合成地震动方法.本文的研究结果表明地震动加速度的平方和（SS）比峰值加速度（PGA）更好地量度了地震地面运动强度.文中用蒙特卡罗方法分析了自相关函数噪声项对人工合成地震动幅值和反应谱的影响：由于自相关函数的随机噪声项对地震动总功率或平方和的贡献为0,因此随机噪声项对合成地震动幅值的影响不大,但由于自相关函数随机噪声项明显改变了地震动功率谱在频域上的分布特征,使原本光滑的平均反应谱出现了明显的波动,从而在一定程度上提高了平均反应谱的峰值,使自相关函数噪声部分对平均反应谱也有一些影响.  相似文献   

基于概率加权估计的中国极端气温时空分布模拟试验   总被引：32，自引：0，他引：32  

丁裕国  刘吉峰  张耀存 《大气科学》2004,28(5):771-782

引入一种计算简便、有效性高,并可代替极大似然法的优良参数估计方法--概率加权法(PWM),利用Gumbel分布对中国极端气温时空变化特征作"当前"与"未来"气候的模拟试验.结果表明,这种方法具有较高的拟合优度.利用适应性较强的Weibull分布拟合中国逐日高(低)气温的原始分布,在此基础上,借助于蒙特卡洛随机模拟产生未来平均气候情景下的极端高(低)气温统计概率特征.模拟试验表明,在未来气候条件下,若平均气温升高1.0℃,中国各大区域极端高(低)气温的概率有一定的变动规律可寻.  相似文献   

带TMD的结构基于动力可靠性约束的优化设计   总被引：4，自引：0，他引：4  

李创第  黄天立  李暾  邹万杰  何益斌 《地震工程与工程振动》2004,24(6):121-125

本文在运用复模态法求得多自由度带TMD结构随机地震响应解析解的基础上．采用基于动力可靠性约束的优化设计方法对TMD装置参数的优化取值进行了系统研究,以结构最大位移响应的期望值为目标函数,以TMD装置响应的动力可靠性为约束条件,运用罚函数法获得到TMD装置的优化设计参数．并给出了算例,从而建立了带TMD结构基于动力可靠性约束的抗震优化设计的一整套方法,本文方法也可用于基础隔震结构、带TLD减震结构以及带TMD和TLD抗风结构的优化设计。  相似文献   

二维粘弹性随机介质中的波场特征分析   总被引：12，自引：5，他引：7  

奚先  姚姚 《地球物理学进展》2004,19(3):608-615

通过交错网格有限差分正演,模拟了平面地震波在二维粘弹性随机介质模型中的传播及其自激自收时间记录．为研究粘弹性随机介质模型中的波场特征,我们在理论记录(垂直分量)剖面上选取两个时间区段;在这两个不同的时间区段上,分别计算剖面的三个统计特征(横向中心频率、纵向中心频率、波场能量相对值)．这样,对应每一个粘弹性随机介质模型,我们均可计算得到6个不同的波场特征量．我们通过在二维粘弹性随机介质中的正演模拟,研究当自相关长度以及粘弹吸收系数变化时,对应的上述波场特征量的变化特点,最终得出了若干结论。  相似文献