地下结构可靠度分析研究.doc

地下结构可靠度分析研究
刘筱玲 【摘 要】传统方法用安全系数来考虑地下结构不确定性的影响,未能考虑各参数的离散性,本文总结了岩土参数概率特征,介绍了地下结构可靠度的随机分析方法,同时指出《工程结构可靠度设计统一标准》中一次二阶矩级法,李强[2]提出模糊聚类分析法。在动态分析法中对分级判据的分布进行初步分析,应用数理统计方法对分级判据进行研究,在定义分级判据可靠性的函数上,用柯尔莫洛夫法对其分布规律进行检验,提出了分级标准和分级方法的评价准则。
地质资料的概率处理
要从有限的勘探资料中获得隧道全长或大型地下工程周边围岩的地质状况和有关参数,必然存在不确定性和偶然性,可利用概率法可减少误判的机率。如长江科学院包承纲[3]研究员等以概率方法处理水坝地基钻孔之间的地层分界线,取得更为合理的结果。地层中常有一些异常地质点存在,如软弱夹层、空洞等,他们对地下工程施工和运营有很大影响,为此首先要弄清楚它们出现的可能性、大概的位置及其性质,然后通过可靠度分析法去分析它们的影响。Bercher(1979)、Tang(1987)等都对某地区在给定钻孔布置与地质历史推断情况下,对异常地质出现的概率和统计特征做过估计,先给予一个不出现异常的先验概率,然后根据一系列钻孔资料按Bayesion 公式推得修正的不出现概率和联合分布。
土性参数的随机场研究
,比计算模型的不定性影响大得多。土性参数概率特征经历了两个阶段,早期研究建立在随机变量基础上,后期研究集中在随机场理论的应用上。控制岩土工程可靠度的是土性参数的空间平均值方差而不是点方差,因此土性参数的概率分析是一个随机场问题。对于空间分布的地层,由于沉积和埋藏等条件的联系,不同点之间虽有差别又有一定的相关性,这种相关性将随二点距离的增大而减弱,因此相关距离是岩土可靠度随机场研究中的一个重要参数。

作用效应是可靠度分析中重要的综合随机变量。目前大多采用有限元分析,对裂缝、节理发育的岩石地层主要有两种方法:
,寻求反映不连续岩体特点的本构关系或把节理裂隙的力学性质作为附加条件加以考虑;
,寻求关键块。
随机块体理论
块体理论是我国学者石根华[4],为岩体洞室和边坡稳定分析开辟了新的途径,在国际上受到重视并得到日益广泛的应用。块体理论中关于岩体被不连续的空间平面切割成分离块体以及切割面上的力学参数c、Φ等都作为定值。由于实际岩体不连续面形成因素复杂,同一组不连续面的产状在一定范围内发生变化,连续空间平面切割成的变形状空间块体具有随机性。河海大学王保田、吴世伟提出的随机块体理论,用随机抽样法寻找可动块体的概率,并用一次二阶矩法求关键块的概率。二者结合可较好的解决已知结构面产状概型和力学性态是随机值的问题。
三维随机边界元法
地下结构的有限元分析特别是三维分析需要划分许多单元,计算机工作量和对计算机内存的要求都很大。特别对无限区域的课题,在一定范围内离散将忽略外方广大区域的影响而带来误差,因此人们的注意力又转到一些边界解法上,相应的边界单元法得到发展。针