隨機場理論在地基可靠度分析中的應用研究.pdf

1、工程設計是在存在大量不確定性和某些未知因素的情況下進行的。對于這種不確定性，較之傳統(tǒng)采用的定值設計法，可靠度的設計方法更為先進和科學。然而，由于巖土工程的特殊性和復雜性，目前國內外對于地基可靠度的研究與應用遠落后于結構工程。其主要原因是算得的可靠度指標過小，對應的失效概率太大，常常超過10％，即使對已證明是安全穩(wěn)定的工程也是如此。造成這種理論與實際情況背離的主要原因，是由于現(xiàn)在常用的數(shù)理統(tǒng)計方法忽略了巖土材料具有自相關性的特點，導致其方

2、差估算偏大。本文針對這一問題，將隨機場理論引入巖土工程的地基可靠度分析之中，研究了土的相關性在概率分析中對土性的影響。 ⑴根據(jù)隨機場理論，結合天津港地區(qū)的大量現(xiàn)場勘察資料，建立起天津港地基土性剖面的隨機場模型，并對其土性剖面的平穩(wěn)性和各態(tài)歷經(jīng)性進行了檢驗；對現(xiàn)有的求解相關距離的遞推空間法和相關函數(shù)法進行比較和研究，從理論上證明當樣本容量足夠大時，兩種方法的計算結果可以得到統(tǒng)一；并分別對其作出改進，提出波動函數(shù)法、加權擬合相關函數(shù)

3、法和擬合折減函數(shù)法，使相關距離的計算更加簡便易行且精度有所提高。 ⑵應用改進的相關函數(shù)擬合方法和相關距離計算方法，通過大量計量分析和數(shù)值模擬，證明天津港典型土層垂直方向和水平方向的土性剖面隨機場的相關函數(shù)都為指數(shù)余弦型，并通過統(tǒng)計分析得出天津港地區(qū)典型土層相關距離的范圍值。 ⑶將隨機場理論引入抗剪強度指標的統(tǒng)計方法，提出了按隨機場統(tǒng)計的傳統(tǒng)法、簡化相關法、正交變換法，可分別從不同角度對土性指標的自相關性和互相關性加以考慮

4、。 ⑷提出了隨機場的另一種特征尺度--“完全不相關距離”的概念；探討了在土工可靠度計算中如何正確選取并合理應用方差折減函數(shù)；并根據(jù)相關距離、完全不相關距離、有效影響深度的關系，提出了方差折減函數(shù)的確定原則；根據(jù)分析統(tǒng)計的天津港地區(qū)典型土層的相關特性，確定了本地區(qū)標準差折減的范圍值。 ⑸將研究得到的相關函數(shù)和方差折減函數(shù)，應用到港口邊坡穩(wěn)定可靠度分析中，重新驗算和校核現(xiàn)有工程的安全性指標，分析結果表明隨機場理論的應用對地基