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   

随机波浪下泰勒离散系数的时域解   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

郭晓梦  黄国兴  张宁川 《海洋通报》2017,36(6):638-643

利用Wolk提出的粒子追踪方程,通过等分频率法划分不规则波谱,利用MATLAB做粒子运动模拟计算,得到无因次化泰勒离散系数K/D随时间t变化的曲线;通过与Huang等得到的P-M谱的泰勒离散系数K/D计算结果比较证明了本计算方法的可靠性。采用该方法研究了不规则波条件下,波序列(同一谱型不同波面序列)和谱型(谱峰周期、有效波高、谱峰升高因子)对波浪离散系数的影响;计算结果表明:同一谱型不同波序列对泰勒纵向离散系数稳定值和稳定时间无影响;不规则波谱峰周期越大,纵向离散系数K/D越小,稳定时间越短;有效波高越大,纵向离散系数K/D越大,稳定时间越长;谱峰升高因子越大,泰勒离散系数K/D越大,稳定时间越长;与规则波相比,不规则波的泰勒离散系数K/D的值略小10%~30%。  相似文献   

基于随机事件集的风暴潮重现期计算的合理性研究          下载免费PDF全文

李旋  龚茂珣  亢兴  陈昞睿 《海洋通报》2017,36(4):424-430

为了研究随机事件集实际应用于计算南通如东岸段风暴增水的合理性问题,基于ADCIRC模型模拟影响南通如东岸段基于随机事件集的风暴增水,然后利用P-Ⅲ型曲线对年增水极值进行拟合,得到各典型重现期下的增水值,并与由28年历史资料拟合得到的各重现期下增水值进行对比。结果表明,在历史资料长度所及的28年以及以下重现期,基于随机事件集模拟得到的重现期增水值与基于历史实测资料的比较符合,说明随机事件集的结果在低重现期情况下结果良好。对于高重现期增水值,基于随机事件集的拟合结果显著大于基于历史资料的拟合结果。由于历史资料时间太短,不足以发生非常极端的风暴潮事件,故对高重现期的拟合结果难以保证可信度,所以不能排除随机事件集拟合结果的合理性。随机事件集在南通如东岸段对低重现期增水估计准确,同时也能较充分地估计高重现期增水,在目前缺乏百年千年时间尺度的实测资料的情况下,不失为一种良好的风暴增水重现期计算工具。在全球变暖情况下,超强台风出现几率大大增加,典型重现期增水值也会相应提高,为了预防风暴灾害的侵袭,需要加深加固海堤、江堤等海岸工程。  相似文献   

基于GPU并行加速的叠前逆时偏移方法   总被引：1，自引：1，他引：0  

石颖  陆加敏  柯璇  田东升  王菲 《东北石油大学学报》2012,36(4):111-115,11

为了提高复杂地下介质的成像精度和偏移算法的计算效率,提出可高效对地下复杂构造进行准确成像的GPU加速叠前逆时偏移方法.该方法采用双程声波方程进行波场延拓,突破倾角限制,借助于高阶有限差分方法实现叠前逆时偏移成像;利用GPU(Graphic Processing Unit)并行加速技术对波场延拓和成像进行计算,相比于传统算法,其计算效率有较大提高,可以解决叠前逆时偏移算法计算量过大问题;在获取波场信息过程中,也采用随机边界条件,实施以计算换存储策略,解决逆时偏移计算中的海量存储问题.模型测试结果表明,该方法能够高效和高精度地对地下复杂地质体成像.  相似文献   

塔里木河干流植被遥感监测时空多尺度协同分析方法   总被引：3，自引：1，他引：2  

陈曦 《干旱区地理》2008,31(1):1-9

利用遥感植被指数、典型植被样方和地面观测信息进行塔里木河干流植被监测是目前的主要方法。由于塔里木河干流具有流域下垫面均匀性差,自然植被随机分布的特点,使得现有研究方法局限在特定的时间和空间尺度,很难使用地面的观测数据和不同尺度的遥感数据进行植被生长状态的协同分析。针对这些问题,本文提出了利用不同分辨率遥感数据和地面观测数据进行多尺度协同分析的方法MSSA(Multiple Scale Synergy Analysis)。该方法包括以下几个步骤:①通过低空间分辨率的遥感数据构建时间序列的塔里木河干流植被指数分布图像,在分析图像特征的基础上划分塔里木河遥感监测单元;②对监测单元内部不同组分的时间和空间状态参数进行量化与率定;③根据几何光学模型原理和植被随机分布特性,采用线性混合模型模拟单元植被指数;④根据模拟结果和遥感数据的对比分析,获得地面植被参量的可靠估计。该方法将地面组分的状态参量和遥感数据通过模拟模型相关联,实现了不同时空尺度遥感数据以及地面样方或者点观测数据的协同分析,为塔里木河干流植被监测进行长期、细致的研究建立了海量数据综合分析的方法体系。  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   

泥石流排导结构耦合磨损随机过程建模及分析     

王永胜  朱彦鹏  金培豪 《吉林大学学报(地球科学版)》2013,43(5):1556-1562

泥石流排导结构对于减轻泥石流对周围建筑物的损毁起到了显著作用,但目前大多数排导结构难以抵御泥石流的强烈侵蚀磨损和周围环境恶劣时伴随产生的腐蚀磨损。首先,通过分析泥石流排导结构侵蚀和腐蚀磨损机理,应用相关磨损量计算公式,提出了考虑侵蚀和腐蚀的泥石流排导结构耦合磨损计算公式。然后,以此为基础,针对磨损过程的动态性和随机性,建立了泥石流排导结构耦合磨损随机过程模型,推导了任意时刻磨损量的分布函数,实现了评估泥石流排导结构的动态可靠性和概率失效时间。最后,通过具体算例分析验证了模型的实用性,可为今后泥石流排导结构的磨损定量评估提供理论参考。  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   

Bayes约束随机场下坝基溶蚀区随机模拟方法及其影响分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

张社荣  王超  孙博 《岩土力学》2013,34(8):2337-2346

基于完全随机场模拟溶蚀岩体可能会高估其空间变异性和不能有效地利用溶蚀以外的地质信息和实践经验,提出用Bayes约束参数随机场模型描述坝基溶蚀区的随机模拟方法。引入Bayes公式,对溶蚀区域岩土参数的统计特性进行修正,反映出地质勘测的新增地质信息和试验参数信息,建立约束随机场,并在此基础上进行随机有限元分析,研究坝基溶蚀对大坝结构性态的作用效应。计算结果表明,相对于完全随机场模型,Bayes约束随机场模型更为客观地考虑了溶蚀岩体的空间变异性,有效地降低了溶蚀参数完全随机场下结构响应的模拟方差。在概率分析过程中,推荐蒙特卡洛响应面耦合方法（MC-RSM）作为适用于复杂工程的随机模拟方法,该方法能够代替直接MC法对同样力学机制的不断重复,减小计算时间成本。  相似文献   

基于随机介质模型的储层非均质性分析   总被引：10，自引：5，他引：5       下载免费PDF全文

吴何珍  符力耘  兰晓雯 《地球物理学进展》2008,23(3):793-799

本文利用随机介质模型对复杂岩性储层进行了非均质性描述.利用模型特征量即非均质纵横比、纵向谱指数、横向谱指数以及扰动标准差等来模拟不同的随机介质.在前人工作的基础上,由某油气田的两口井资料估计储层非均质性能谱,从能谱曲线上提取储层纵向大小尺度非均质谱指数.通过将二维随机介质模拟的合成井记录互相关系数与实际井记录互相关系数进行分析比较,分别得到大小尺度非均质情况下最佳拟合时的横向谱指数和非均质性纵横比.以上求得的各种特征量从不同角度定量分析了储层非均质性的纵横向变化,为储层横向预测提供了依据.  相似文献