国家自然科学基金(51079112)
- 作品数：9 被引量：227H指数：9
- 相关作者：李典庆周创兵蒋水华方国光祁小辉更多>>
- 相关机构：武汉大学新加坡国立大学香港科技大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家杰出青年科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：建筑科学水利工程天文地球更多>>
- 考虑锚杆腐蚀作用的岩质边坡系统可靠度分析被引量：9
- 2013年
- 锚杆腐蚀是导致锚固工程事故的重要原因之一,为此,主要研究锚杆腐蚀作用对锚固岩质边坡系统可靠度的影响。首先,在系统分析现有钢筋腐蚀模型及锚杆腐蚀试验数据基础上,确定锚杆腐蚀模型。分析与腐蚀作用相关的锚杆自由段屈服失效模式和锚固段锚杆与注浆体界面黏结失效模式,进而确定相应的锚固边坡失效模式。给出基于蒙特卡洛模拟的边坡时变系统可靠度分析方法,并以锚固岩质边坡为例证明所提方法的有效性。结果表明:K.A.T.Vu和M.G.Stewart提出的钢筋腐蚀模型适用于分析处于密闭潮湿和干湿交替环境条件之间的锚杆腐蚀作用。在锚杆服役的前期,自由段锚杆的腐蚀作用对边坡稳定性的影响较大,而在后期锚固段锚杆的腐蚀作用对边坡稳定性的影响开始变得较大,并且锚杆服役后期锚固力和边坡系统失效概率的变化幅度明显大于前期。边坡系统失效概率随锚杆握裹层厚度的增加而减小,随注浆体水灰比的增加而增大,当握裹层厚度和水灰比达到一定值时,边坡系统失效概率随时间增大的程度并不明显。
- 李典庆蒋水华张利民周创兵
- 关键词：边坡工程岩质边坡失效模式系统可靠度安全系数
- 考虑参数空间变异性的边坡可靠度分析非侵入式随机有限元法被引量：98
- 2013年
- 提出了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法。采用Karhunen-Loeve级数展开方法表征土体抗剪强度参数空间变异性,其中通过wavelet-Galerkin技术求解Fredholm积分方程得到相关函数的特征解。基于有限元滑面应力法计算边坡安全系数,采用随机多项式展开将隐式函数表达的安全系数替换为显式函数表达的安全系数,并编写了计算程序NISFEM。研究了所提方法在考虑土体参数空间变异性的边坡稳定可靠度分析中的应用。结果表明:提出的非侵入式随机有限元法极大地提高了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的计算效率,为解决复杂边坡稳定可靠度问题提供了一条有效的途径。考虑抗剪强度参数空间变异性的边坡可靠度分析存在临界变异系数,其随边坡安全系数的增加而增大。当抗剪强度参数的变异系数小于临界变异系数时,忽略土体参数空间变异性将会高估边坡失效概率。当边坡安全系数小于1时,边坡失效概率并不总是随着抗剪强度变异系数的增加而增大。此外,土体黏聚力和内摩擦角随机场间相关性对边坡失效概率具有十分明显的影响。
- 李典庆蒋水华周创兵方国光
- 关键词：边坡可靠度土体参数
- 结构可靠度分析的响应面法和随机响应面法的比较被引量：22
- 2012年
- 从拟合功能函数方法、计算精度与效率、收敛性等方面对响应面法和随机响应面法进行了系统地分析.算例表明:与响应面法相比,随机响应面法实现了真正意义上的非侵入式分析.响应面法采用二次多项式响应面函数仅仅在验算点附近能较好地拟合真实功能函数,而随机响应面法采用高阶Hermite随机多项式,能在整个空间上很好地拟合真实功能函数.当随机变量个数较少时,随机响应面法的计算精度和效率均优于响应面法.并且随机响应面法可进行自身的收敛性分析,确定最优阶次的计算结果作为精确解,其收敛性也优于响应面法.
- 蒋水华李典庆方国光
- 关键词：可靠度响应面法功能函数收敛性
- 中国与欧洲规范关于坝坡抗滑稳定分析方法的比较被引量：12
- 2013年
- 对中国《碾压式土石坝设计规范》(DL/T 5395-2007)和欧洲岩土工程设计规范Eurocode 7关于坝坡抗滑稳定分项系数设计方法进行了较为系统的比较.着重比较了分项系数设计法的分项系数取值、参数特征值取值以及抗滑稳定计算方法三方面.通过一个土石坝算例研究了中国与欧洲规范关于分项系数设计方法在土石坝抗滑稳定分析中的应用,并从相当安全系数和失效概率两方面对两规范安全度水平进行了对比.由算例分析可以看出基于概率极限状态设计原则的分项系数设计方法可以更好地考虑设计参数的不确定性.欧洲规范设计的土石坝抗滑稳定失效概率明显大于中国规范设计的土石坝抗滑稳定失效概率.基于Eurocode 7推荐的Schneider方法和中国规范规定的小值平均值确定的特征值计算的失效概率略大于采用参数均值计算的失效概率.
- 熊敏蒋水华李典庆
- 关键词：土石坝抗滑稳定设计规范
- 考虑土体空间变异性的边坡最危险滑动面随机分析方法被引量：45
- 2013年
- 现有边坡可靠度研究均未考虑土体空间变异性对边坡最危险滑面的影响。为此,提出了考虑土体空间变异性的边坡最危险滑动面随机分析方法。首先,采用谱表现法建立了表征土体空间变异性的随机场模型。在此基础上,提出了基于SIGMA/W和SLOPE/W的自动定位搜索最危险滑动面方法。其次,采用非侵入式随机分析方法研究了抗剪强度参数空间变异性对边坡最危险滑动面空间分布的影响。最后,采用算例验证了所提方法的有效性。结果表明:提出的边坡最危险滑动面随机分析方法能够有效地确定边坡最危险滑动面空间分布特征。土体抗剪强度参数的空间变异性对边坡最危险滑动面的空间分布特征有重要的影响,它直接决定了边坡最危险滑动面的位置和滑体规模。土体抗剪强度参数波动范围越大,最危险滑动面的空间分布范围越大。随着土体抗剪强度参数水平向和竖直向波动范围比值的增大,边坡上部发生局部滑动的可能性增大。抗剪强度参数的变异系数越大,最危险滑动面的空间分布范围越大,边坡发生小规模局部滑动的可能性越大。
- 祁小辉李典庆周创兵方国光
- 关键词：边坡稳定性最危险滑动面安全系数
- 基于Copula函数的土体抗剪强度参数二维分布模型被引量：9
- 2013年
- 传统的土体抗剪强度参数二维正态分布模型不足以表征抗剪强度参数的非正态分布特性。为此,提出了基于Copula函数的土体抗剪强度参数二维非正态分布模型建模方法。收集整理了小浪底水利枢纽工程中土体抗剪强度参数的三组试验数据,采用A-D检验法识别出抗剪强度参数的最优边缘分布模型。基于Copula函数建立了土体抗剪强度参数的二维分布模型,并采用最小平方欧氏距离法识别出表征抗剪强度参数间相关性的最优Copula函数。在此基础上,系统地比较了基于Copula函数的二维非正态分布模型与二维正态分布模型的优缺点。结果表明:提出的基于Copula函数的土体抗剪强度参数二维分布模型能够有效地表征抗剪强度参数的统计特性;与抗剪强度参数二维正态分布模型相比,基于最优Copula函数和最优边缘分布函数建立的抗剪强度参数二维非正态分布模型在适用性和拟合能力方面均具有一定的优势;此外,常用的Gaussian copula并不一定是表征抗剪强度参数间相关性的最优Copula函数。
- 张蕾唐小松李典庆
- 关键词：COPULA
- 不完备概率信息条件下边坡可靠度分析方法被引量：26
- 2013年
- 不完备概率信息条件下边坡可靠度估计是一个富有挑战性的问题。基于Copula函数提出了不完备概率信息条件下边坡可靠度分析方法。首先,简要介绍了基于Copula函数的岩土体抗剪强度参数联合概率分布函数构造方法。其次,定义了边坡稳定分析的名义安全系数,提出了边坡失效概率波动范围分析方法。最后以无限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:不完备概率信息条件下边坡失效概率是不唯一的。抗剪强度参数间Copula函数类型对边坡失效概率具有明显的影响,这种影响直接导致了不完备概率信息条件下边坡失效概率的波动范围较大。边坡失效概率波动范围随名义安全系数的增大或失效概率的减小而增大。所提3种方法能够有效地缩小边坡失效概率的波动范围,提高了边坡失效概率的估计精度,从而为不完备概率信息条件下边坡可靠度分析提供了一条有效的途径。
- 唐小松李典庆周创兵方国光
- 关键词：边坡可靠度COPULA
- 基于拉丁超立方抽样的边坡可靠度分析非侵入式随机有限元法被引量：24
- 2013年
- 提出了基于拉丁超立方抽样的边坡可靠度分析非侵入式随机有限元法。采用有限元滑面应力法计算边坡稳定安全系数,通过Hermite随机多项式展开拟合边坡安全系数与输入随机变量间隐式函数关系,采用拉丁超立方抽样技术产生配点计算随机多项式展开系数。研究了该方法在锦屏I级水电站左岸边坡稳定可靠度分析中的应用。结果表明:基于拉丁超立方抽样的非侵入式随机有限元法实现了边坡可靠度分析和边坡稳定有限元分析过程不耦合,该方法计算精度高,为复杂高陡边坡可靠度问题求解提供了一条有效的途径。基于拉丁超立方抽样技术计算随机多项式展开系数,所需样本点数目约等于待定系数数目,其计算效率高于常用的概率配点方法。锦屏I级左岸边坡断层f42-9的内摩擦角敏感性程度最大,它对边坡稳定性具有重要的影响,其次为III2类岩体的内摩擦角,其余变量对边坡稳定性影响不明显。表征输入参数敏感性的Sobol指标为边坡加固方案的制定提供了参考依据。
- 蒋水华李典庆周创兵
- 关键词：边坡稳定性可靠度安全系数
- 考虑参数空间变异性的无限长边坡可靠度分析被引量：31
- 2013年
- 目前有关土体参数空间变异性对边坡稳定性影响的研究没有考虑抗剪强度参数随深度变化的影响。为此,提出了考虑土体抗剪强度参数均值随深度变化的无限长边坡稳定性概率分析方法。采用Karhunen-Loeve展开建立了表征土体空间变异性的随机场模型。探讨了考虑土体抗剪强度参数空间变异性时边坡失效概率和最危险滑动面的变化规律。最后,以无限长边坡稳定性概率分析问题为例验证了所提方法的有效性。结果表明:土体抗剪强度参数的空间变异性对无限长边坡失效概率有明显的影响,边坡失效概率随土体抗剪强度参数相关距离的增加而减小。对于不排水黏性边坡来说,边坡不排水抗剪强度随深度变化越明显,边坡失效概率越小。边坡最危险滑动面大部分都位于边坡底部。对于摩擦/黏性边坡来说,随着边坡抗剪强度随深度变化的增强,边坡失效概率有先减后增的趋势。抗剪强度参数随深度变化不同趋势对最危险滑动面分布规律有明显的影响。不考虑抗剪强度参数均值随深度变化将会导致最危险滑动面最可能出现在边坡底部。
- 李典庆祁小辉周创兵张利民
- 关键词：边坡稳定性最危险滑动面KL展开
