FEM-RSM-GA的边坡可靠度计算方法

借鉴遗传算法中的杂交概念,将其引入标准粒子群方法(particleswarmoptimization,pso),形成混合粒子群算法(mpso)。该方法改善了pso方法的全局搜索能力,提高了算法的收敛速度和计算精度,并用其计算可靠度指标及相应的验算点。以典型的边坡为例,通过工程算例并与其他方法对比,表明了mpso方法较标准pso方法的计算精度高,收敛速度快;分析了算法中各控制参数对可靠度指标的影响;算例结果表明:mpso方法对求解功能函数呈高度非线性的边坡可靠性问题具有很好的适应性,是科学可行的,具有很好的应用前景。

土质边坡动力稳定可靠度计算方法研究——考虑爆破地震的时程效应，采用拟静力化的惯性力法，利用改进了的务分法来计算主动土压力，提出了土质边坡在爆破过程中的动力稳定性系数的计算方法，再用改进的jc法求出土坡最小稳定性系数和最小可靠度指标。实践证明．本...

系统地总结了多种响应面法（rsm）在不同类型边坡可靠度问题中的应用情况，通过文献分析总结出4类典型土坡可靠度问题：问题ⅰ，单层土坡不考虑参数空间变异性；问题ⅱ，单层土坡考虑参数空间变异性；问题ⅲ，多层土坡不考虑参数空间变异性；问题ⅳ，多层土坡考虑参数空间变异性．重点研究了基于多项式的4种响应面法（sqrsm、mqrsm、ssrsm和msrsm）在解决4类土坡可靠度问题（问题ⅰ～ⅳ）中的有效性．分别从计算精度和计算效率两个方面系统地比较了4种响应面法在黏性土坡和c-φ声土坡可靠度问题中的适用性．结果表明：对于不考虑土性参数空间变异性的单层土坡可靠度问题（问题ⅰ），推荐sqrsm；当单层土坡考虑土性参数空间变异性时（问题ⅱ），推荐msrsm；对于不考虑空间变异性的多层土坡可靠度问题（问题ⅲ），推荐mqrsm；对于考虑参数空间变异性的多层土坡可靠度问题（问题ⅳ），推荐采用msrsm方法．

系统地总结了多种响应面法(rsm)在不同类型边坡可靠度问题中的应用情况,通过文献分析总结出4类典型土坡可靠度问题:问题ⅰ,单层土坡不考虑参数空间变异性;问题ⅱ,单层土坡考虑参数空间变异性;问题ⅲ,多层土坡不考虑参数空间变异性;问题ⅳ,多层土坡考虑参数空间变异性.重点研究了基于多项式的4种响应面法(sqrsm、mqrsm、ssrsm和msrsm)在解决4类土坡可靠度问题(问题ⅰ~ⅳ)中的有效性.分别从计算精度和计算效率两个方面系统地比较了4种响应面法在黏性土坡和c-土坡可靠度问题中的适用性.结果表明:对于不考虑土性参数空间变异性的单层土坡可靠度问题(问题ⅰ),推荐sqrsm;当单层土坡考虑土性参数空间变异性时(问题ⅱ),推荐msrsm;对于不考虑空间变异性的多层土坡可靠度问题(问题ⅲ),推荐mqrsm;对于考虑参数空间变异性的多层土坡可靠度问题(问题ⅳ),推荐采用msrsm方法.

针对传统边坡可靠度分析方法的局限性,将高斯过程机器学习与重要抽样方法相结合,提出了边坡可靠度分析的高斯过程方法。利用极限平衡分析构造少量的学习样本,采用基于统计学习原理的高斯过程模型重构边坡隐式功能函数,实现边坡功能函数及其偏导数的显式表达,并构造合理的迭代方式,在计算过程中不断提升高斯过程模型对失效概率贡献较大区域的重构精度,进而应用重要抽样法计算边坡的失效概率与可靠指标。研究结果表明,该方法是可行的,具有较高的计算精度和效率。

实际工程结构复杂多样,选用一种最佳的可靠度分析方法对工程人员非常重要。本文对现有的结构可靠度计算方法,如一次二阶矩法、高次高阶矩法、monte-carlo方法、响应面法、随机有限元法等进行了分析,介绍了各种计算方法的特点和进展。

随着用可靠度代替安全系数分析岩土工程稳定性的方法日益推广,可靠度的计算方法也越来越丰富。为方便使用者应用可靠度进行岩土工程的稳定性研究和工程设计,综合分析了岩土工程可靠度的各种计算方法的特点、应用条件及发展方向。

边坡可靠度风险评价分析——确定性设计安全系数法由于简单易行得到了广泛的应用。可靠度方法在一定程度上弥补了确定性设计中不能考虑实际工程中岩体参数离散性的问题,使设计更加符合实际情况。函数连分式方法在边坡一次二阶矩概率设计中可以方便地计算出状态函...

基于土质边坡塑性极限分析条分法的可靠度计算方法研究——从土塑性极限分析上限定理出发，以土质边坡塑性极限分析条分法为基础。在引入可靠性分析方法(jc法)后，建立了土质边坡塑性极限分析条分法可靠度极限状态方程，并推导得到了塑性极限分析条分法可靠度计算...

从土塑性极限分析上限定理出发,以土质边坡塑性极限分析条分法为基础,在引入可靠性分析方法(jc法)后,建立了土质边坡塑性极限分析条分法可靠度极限状态方程,并推导得到了塑性极限分析条分法可靠度计算公式。这种方法实现了定值计算向不确定性计算的转变,同时可靠度指标β的计算结果具有概率的意义。

本文对边坡稳定性问题作了简要的分析,介绍了基于蒙特卡洛法原理分析边坡可靠度的方法,使用简化毕肖普法建立了土体的状态函数,并给出了随机变量的选取方法,提出使用计算机程序计算的具体步骤,最后对基于蒙特卡洛法的边坡可靠度分析方法做了总结。

传统边坡稳定性分析常以安全系数作为评价指标，然而，安全系数并未考虑各影响因素的变异性及不确定性，其大小无法体现边坡的安全程度。可靠度分析方法将概率统计和可靠度理论引入边坡工程稳定性分析中，考虑了各影响因素不确定性，将设计参数作为随机变量，得到可靠度或失效概率作为边坡安全程度的评价指标，不是简单给出安全或失稳的结论。以某一边坡工程为例，基于蒙特卡罗法对其进行可靠度分析，说明该方法的合理性及实用性。

工程中较为常用的是hasofer和lind提出的不变二阶矩可靠度指标,可采用正交变换法、montecarlo法、优化等方法求解β值。使用优化方法求解hasofer-lind可靠度指标,避免了相关变量的独立变换以及求极限状态函数对基本变量的偏导数这两个问题。本文明确了hasofer-lind可靠度指标的物理意义,提出了hasofer-lind可靠度指标在fortran语言中的优化求解方法,通过与excel规划求解器计算结果对比,表明本方法计算结果可靠,多变量情况下可靠度指标能够迅速收敛。该方法直接在基本变量空间求解,与已有的利用fortran语言编制的边坡稳定程序无缝连接,除了可以用于求解边坡稳定分析中c和φ相关问题之外,还可以计算考虑土工参数空间变异情况下的土坡可靠度指标。

在不同的黄土地区选取4个工点的典型路堑高边坡,基于点估计理论和有限元强度折减法计算边坡可靠指标。结果表明:工点2的稳定系数虽达到1.46,却有19.2%的失效概率;工点1和4的坡型、地层岩性及层厚等工况较接近,失效概率差值达29.8%,参数变异性是造成其差异的主要原因。用点估计法计算边坡可靠度,并采用可靠度理论分析黄土边坡稳定性,能较好的解决土性参数离散性对边坡稳定性评价的影响。

传统的蒙特卡罗模拟方法在分析由于参数不确定性修正而引起的可靠度修正问题时效率较低。为此,提出了一种基于蒙特卡罗模拟的高效边坡可靠度修正方法,该方法主要包括2个关键步骤：1）根据参数初始分布利用蒙特卡罗模拟方法计算边坡的失效概率,并输出蒙特卡罗模拟的失效样本;2）利用参数统计特征值修正后的联合概率密度函数和蒙特卡罗模拟失效样本计算修正后边坡的失效概率。以两个边坡问题为例说明了所提方法的有效性。结果表明：所提出的方法在计算修正的失效概率过程中无需重新执行蒙特卡罗模拟,计算过程简单、计算效率高。此外,所提方法能够适用于隐式表达功能函数的边坡可靠度修正问题,并能够有效地解决单变量和多变量修正的边坡可靠度修正问题。

提出一种基于蒙特卡洛模拟的岩质边坡可靠度设计方法,建立基于蒙特卡洛模拟的岩质边坡可靠度设计实用框架,将设计过程分成4个独立的子模块,整个设计过程清晰明了,便于工程师理解和掌握,在设计中允许工程师根据工程经验和实际工况灵活地调整目标失效概率和不确定性参数的概率模型。通过香港秀茂坪岩质天然边坡说明所提出的方法和设计框架,结果表明:(1)根据提出的方法通过执行一次mcs得到的设计空间内所有方案的失效概率与对每个设计方案重复执行mcs得到的失效概率十分一致,验证了所提出的方法的有效性;(2)目标失效概率以及不确定性参数的变异性和相关性显著影响边坡的最终设计方案,这种影响可以通过提出的方法合理地考虑到岩质边坡可靠度设计中;(3)在工程实际中,高估不确定性参数的变异性和忽略不确定性参数间的负相关性,均导致高估边坡稳定安全系数的标准差,进而低估边坡可靠度指标,导致相对保守的设计,偏于安全;然而,忽略不确定性参数间的正相关性则可能导致相反的结果,设计偏于不安全。

传统的蒙特卡罗模拟方法在分析由于参数不确定性修正而引起的可靠度修正问题时效率较低。为此,提出了一种基于蒙特卡罗模拟的高效边坡可靠度修正方法,该方法主要包括2个关键步骤：1）根据参数初始分布利用蒙特卡罗模拟方法计算边坡的失效概率,并输出蒙特卡罗模拟的失效样本;2）利用参数统计特征值修正后的联合概率密度函数和蒙特卡罗模拟失效样本计算修正后边坡的失效概率。以两个边坡问题为例说明了所提方法的有效性。结果表明：所提出的方法在计算修正的失效概率过程中无需重新执行蒙特卡罗模拟,计算过程简单、计算效率高。此外,所提方法能够适用于隐式表达功能函数的边坡可靠度修正问题,并能够有效地解决单变量和多变量修正的边坡可靠度修正问题。

建筑岩质边坡岩石压力的计算方法——建筑边坡一般是指城镇建设中因为施工开挖或者填方形成的边坡。坡高在20-30米以下，目前计算岩质边坡上的岩石压力，常引用库仑、朗金土压力公式，不区分土体与岩体的不同，不仅导致支挡结构设计偏于保守，也会导致设计不安全...

基坑边坡变形的理论计算方法

针对传统的可靠度计算方法在求解多目标函数的约束优化及高非线性结构功能函数的可靠度求解时计算效率低、收敛性不高等问题,提出了一种基于序列二次规划法的结构可靠度计算方法。该方法引入序列二次规划法的约束优化模型并结合可靠度指标计算模型,在每一迭代步通过求解一个二次规划子问题来确定目标函数的下降方向,构造价值函数确定搜索步长,使其全局收敛以获得可靠度最优解及验算点。通过三个算例验证了该方法的有效性。

在高堆石坝建设中,堆石等粗粒土材料在高围压下的强度非线性特征非常显著,仅用传统的安全系数法进行大坝坝坡稳定分析是不够完善的,本文采用基于fem的坝坡稳定体系可靠度分析方法,综合考虑高堆石坝破坏模式的不确定性,量化安全裕度,对优化高堆石坝坝坡设计、减少工程投资等都具有极大的现实意义。

利用神经网络拟合极限状态方程、几何法计算结构可靠度,并推导了基于神经网络的几何法计算公式。最后比较了该法与其他可靠度计算方法的精度以及计算效率,并将该法应用于实际工程当中。