區(qū)間分析理論及其在邊坡工程中的應(yīng)用.pdf

1、巖土體本身是一個(gè)高度復(fù)雜的不確定和不確知系統(tǒng)，人們對(duì)其認(rèn)識(shí)存在一定的模糊性和局限性，材料參數(shù)、本構(gòu)模型、計(jì)算荷載、計(jì)算邊界條件(地應(yīng)力等)和量測(cè)的位移和應(yīng)力等無(wú)法準(zhǔn)確確定。不確定性分析方法近年來(lái)一直是工程和研究中的一個(gè)重要課題。本文在全面回顧不確定性分析方法在工程領(lǐng)域研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了區(qū)間分析技術(shù)在邊坡工程領(lǐng)域中應(yīng)用的可行性及有效性。主要工作內(nèi)容如下：1采用區(qū)間變量來(lái)表示工程中的不確定性量；對(duì)區(qū)間有限元方程的解法進(jìn)行深入的研究

2、，針對(duì)區(qū)間分析中計(jì)算結(jié)果的區(qū)間擴(kuò)張問(wèn)題，提出基于單元的區(qū)間參數(shù)攝動(dòng)的方法來(lái)求解平面問(wèn)題區(qū)間有限元方程；通過(guò)一計(jì)算實(shí)例，將原有的解法同提出的方法進(jìn)行比較。表明了基于單元的區(qū)間參數(shù)攝動(dòng)法的簡(jiǎn)便有效性。 2從彈性力學(xué)的基本方程式入手，利用最小區(qū)間位能原理建立了考慮多參數(shù)不確定性的區(qū)間有限元控制方程。將巖土工程中反映巖土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的本構(gòu)模型與區(qū)間有限元相結(jié)合，由區(qū)間參數(shù)推導(dǎo)出區(qū)間單元?jiǎng)偠染仃嚭蛥^(qū)間單元荷載向量，并在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出區(qū)間有限

3、元問(wèn)題的數(shù)學(xué)描述。在考慮單元?jiǎng)偠染仃嚭蛦卧d荷向量的各元素之間相互關(guān)聯(lián)的情況下，采用基于單元的參數(shù)攝動(dòng)方法計(jì)算單元?jiǎng)偠染仃嚭蛦卧d荷向量的不確定量，然后集合成整體剛度矩陣和整體載荷向量，最后求出位移、應(yīng)力的區(qū)間值。 3在計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的位移和應(yīng)力的基礎(chǔ)上，采用優(yōu)化方法尋找邊坡的最危險(xiǎn)滑裂面。將邊坡的材料參數(shù)用區(qū)間數(shù)表示，基于有限元方法計(jì)算邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的定義，推導(dǎo)了基于區(qū)間有限元方法的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果為一區(qū)間值

4、。 4通過(guò)對(duì)邊坡剛體極限平衡分析中的不確定性因素的分析，提出了一種使用區(qū)間理論和剛體極限平衡方法相結(jié)合的方法來(lái)計(jì)算工程邊坡穩(wěn)定性的新方法。推導(dǎo)了基于區(qū)間理論的邊坡極限平衡方法的安全系數(shù)的計(jì)算公式，提出了基于試驗(yàn)資料的邊坡穩(wěn)定性的區(qū)間評(píng)價(jià)指標(biāo)。 5采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法來(lái)模擬產(chǎn)生初始地應(yīng)力場(chǎng)的邊界荷載，并將區(qū)間數(shù)引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法中，建立了區(qū)間神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法，用來(lái)解決初始地應(yīng)力場(chǎng)的不確定性問(wèn)題。 6考慮到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法