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考虑自相关函数影响的边坡可靠度分析
  • ISSN号:1000-4548
  • 期刊名称:《岩土工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU47[建筑科学—结构工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072, [2]武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北武汉430072
  • 相关基金:国家杰出青年科学基金项目(51225903);国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2011CB013506);国家自然科学基金项目(51329901)
中文摘要:

白相关函数是表征岩土体参数空间变异性的重要参数,不同自相关函数对边坡可靠度影响程度还缺乏定量地评价。给出了基于乔列斯基分解中点法的相关非高斯随机场模拟步骤,统计了抗剪强度参数自相关长度的取值范围。在考虑土体抗剪强度参数间互相关性、变异性、黏聚力和内摩擦角取不同波动范围的基础上,以摩擦/黏性土坡可靠度问题为例研究了常用的5种自相关函数对边坡可靠度的影响。结果表明:基于乔列斯基分解中点法的相关非高斯随机场模拟计算过程简便,容易编程实现,可模拟任意几何形状的随机场分布,具有较高的计算精度和效率。在参数负相关性和垂直波动范围较大、变异性较小时,不同自相关函数得到的边坡可靠度结果差别较明显。当黏聚力和内摩擦角的垂直波动范围不同时,不同自相关函数对边坡可靠度的影响非常显著。高斯型、二阶白回归型和指数余弦型自相关函数产生的随机场分布光滑度和连续性较好,较为符合实际情况,它们能够有效地描述土体参数的空间自相关性。由这三种自相关函数计算得到的边坡可靠度结果偏小。基于指数型自相关函数的随机场分布波动性较大,连续性较差,计算的边坡可靠度偏大。

英文摘要:

The autocorrelation function (ACF) is a prerequisite for properly characterizing the spatial variability of soil properties. The effect of different types of ACFs on the slope reliability has not been qualitatively evaluated. A procedure for simulating correlated non-Ganssian random fields based on the Cholesky decomposition technique with midpoint discretization is proposed. The typical ranges of autocorrelation length of shear strength parameters of soils are summarized. An example of reliability analysis of frictional/cohesive soil slope is then presented to investigate the effect of five common types of ACFs for the geostatistical analysis on the slope reliability. The influence of cross-correlation, variability of soil properties and different scales of fluctuation of the cohesion and friction angle are taken into account, respectively. The results indicate that the proposed method is computationally simple and easily implementable for simulating the correlated non-Gaussian random fields with any geometry, and it can effectively evaluate the slope reliability with a sufficient accuracy. The differences in the slope reliability underlying five types of ACFs are more obvious when the negative cross-correlation and vertical scales ot" fluctuation become stronger, and the variability of soil properties becomes smaller, respectively. These differences become very significant when the cohesion and friction angle take different vertical scales of fluctuation. Additionally, the target random fields are very smooth and the slope reliability is underestimated underlying the square exponential, second-order autoregressive or cosine exponential ACFs, and they may account for the spatially correlated soil properties more realistically. In contrast, the target random field is a roughly varying field and the slope reliability is overestimated underlying the exponential ACF.

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期刊信息
  • 《岩土工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国水利学会 中国土木工程学会 中国力学学会 中国建筑学会 中国水力发电工程学会 中国振动工程学会
  • 主编:蔡正银
  • 地址:南京虎踞关34号
  • 邮编:210024
  • 邮箱:ge@nhri.cn
  • 电话:025-85829553 85829534
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4548
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1124/TU
  • 邮发代号:28-62
  • 获奖情况:
  • 中国科协二等奖,江苏省首届优秀期刊奖,连续三次被评为核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54826