隨機(jī)場(chǎng)理論在港口工程和海洋工程地基可靠度中的應(yīng)用.pdf

1、可靠度理論是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論，目前已經(jīng)在結(jié)構(gòu)工程安全評(píng)估中得到廣泛應(yīng)用，而將可靠度理論引入巖土工程穩(wěn)定性分析目前還在探索中，其主要障礙在于由工程勘察獲得的土性指標(biāo)的點(diǎn)方差過(guò)大，使計(jì)算的土工結(jié)構(gòu)物（邊坡、結(jié)構(gòu)物地基基礎(chǔ)和擋土結(jié)構(gòu)等）的失效概率過(guò)大，與結(jié)構(gòu)物的實(shí)際安全程度不相符。失效概率計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的差距使人們一度對(duì)可靠度理論能否應(yīng)用于巖土工程設(shè)計(jì)產(chǎn)生懷疑。
　　采用隨機(jī)場(chǎng)理論，通過(guò)考慮土體的空間相關(guān)性來(lái)探求土體物理力學(xué)指標(biāo)的

2、真方差，用其代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點(diǎn)方差，使計(jì)算的土工結(jié)構(gòu)物的失效概率在合理的范圍內(nèi)，這是建立巖土工程可靠度分析的關(guān)鍵性問(wèn)題。由于建立隨機(jī)場(chǎng)模型需要大量的相對(duì)比較均勻的土性資料，而積累這種數(shù)據(jù)的難度較大，費(fèi)用較高，因此目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的研究進(jìn)展緩慢。
　　隨著我國(guó)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，許多海港碼頭和經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)都建在新近圍海造陸形成的陸域。由于這些區(qū)域的開(kāi)發(fā)時(shí)間比較集中，工程勘察比較密集，容易匯集大量的土層物理力學(xué)指標(biāo)，因而具備了建立地

3、基土性隨機(jī)場(chǎng)模型的有利條件，為在土工結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)中采用可靠度理論打下了基礎(chǔ)。本文針對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)新近圍海造陸區(qū)域的粘性土坡和地基，采用理論研究、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和計(jì)算統(tǒng)計(jì)分析等手段相結(jié)合的方式，對(duì)土性指標(biāo)的隨機(jī)場(chǎng)特性進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，并討論了其在港工地基和海洋工程結(jié)構(gòu)物地基可靠度分析中的應(yīng)用。對(duì)其可靠度問(wèn)題進(jìn)行了研究，得到了規(guī)律性較好的研究成果，使之能夠方便的應(yīng)用于工程實(shí)踐。本文的主要研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　?。?）為建立天津?yàn)I海新區(qū)

4、新近圍海造陸區(qū)域土體物理力學(xué)性質(zhì)的空間隨機(jī)場(chǎng)特性，采用了現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取樣、靜力觸探等方法獲取了大量的描述土體物理力學(xué)性質(zhì)的參數(shù)。
　　（2）將隨機(jī)場(chǎng)理論應(yīng)用于土性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)中，發(fā)展了既能考慮土體互相關(guān)性又能考慮自相關(guān)性的土性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)方法，使得計(jì)算結(jié)果更合理。
　?。?）對(duì)應(yīng)用完全不相關(guān)距離求解折減函數(shù)的計(jì)算方法做出了改進(jìn)，不但理論上有所突破，而且計(jì)算方法更為簡(jiǎn)潔。
　　（4）根據(jù)提出的土性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)依托工程的土性指標(biāo)按

5、隨機(jī)場(chǎng)理論進(jìn)行了分析，得到了依托工程的土性指標(biāo)相關(guān)距離、完全不相關(guān)距離和方差折減函數(shù)值。
　?。?）對(duì)不同土性的折減函數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，得到了方差折減函數(shù)的變化規(guī)律，實(shí)際工程中ω/b值對(duì)應(yīng)的折減函數(shù)值可通過(guò)本文得到的折減函數(shù)變化規(guī)律插值計(jì)算，使隨機(jī)場(chǎng)理論更方便的應(yīng)用于實(shí)際工程的可靠度分析。
　?。?）針對(duì)港口工程中最常見(jiàn)的岸坡穩(wěn)定問(wèn)題、地基承載力問(wèn)題，建立了極限狀態(tài)方程，應(yīng)用本文提出的方差折減方法編程計(jì)算了大量工程的失效概

6、率，與直接應(yīng)用可靠度理論計(jì)算的結(jié)果及定值設(shè)計(jì)法的安全系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)折減后的結(jié)果更符合實(shí)際。這些工程算例對(duì)應(yīng)的可靠指標(biāo)值將為以后相應(yīng)規(guī)范的制定提供依據(jù)。
　　（7）港工地基規(guī)范中采用地基土的固結(jié)不排水強(qiáng)度（CU）評(píng)價(jià)地基可靠性，只能評(píng)價(jià)正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的地基可靠性，對(duì)于施工期地基穩(wěn)定性應(yīng)采用不固結(jié)不排水強(qiáng)度（UU）來(lái)評(píng)價(jià)，本文在這方面進(jìn)行了有益的探討。
　?。?）目前海洋工程中地基可靠度研究較少。本文以溫度應(yīng)力作用下海底管線(xiàn)穩(wěn)