巖體力學(xué)參數(shù)推斷的Bayes方法及截尾可靠度的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著巖體工程的深入和發(fā)展，人們越來越關(guān)注巷道圍巖的穩(wěn)定性和可靠性。而目前可靠度計(jì)算過程中所需的巖體力學(xué)參數(shù)通常是通過經(jīng)典概率統(tǒng)計(jì)理論對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的統(tǒng)計(jì)后得到的，這種以頻率穩(wěn)定性為基礎(chǔ)的經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論往往受樣本數(shù)量的制約。同時(shí)在這些統(tǒng)計(jì)分布形式中，隨機(jī)變量的取值范圍都是從-∞到+∞或從0到+∞，這種取值范圍不符合巖體力學(xué)參數(shù)的實(shí)際取值，計(jì)算的結(jié)果往往也不符合實(shí)際情況。針對上述問題，本文對巖體力學(xué)參數(shù)推斷的Bayes方法及截尾分布形式下

2、的可靠度進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容如下： (1)應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)方法中的二類錯(cuò)誤理論，系統(tǒng)地研究了巖體力學(xué)參數(shù)推斷Bayes方法中驗(yàn)前信息的處理、獲取以及驗(yàn)前分布的確定等問題，建立了巖體力學(xué)參數(shù)推斷Bayes方法中驗(yàn)前信息可信度的計(jì)算公式。 (2)應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)方法中的二類錯(cuò)誤理論，針對不同的驗(yàn)前信息及不同的分布形式，分析了由于不同驗(yàn)前分布的選取對驗(yàn)后分布所產(chǎn)生的影響，建立了巖體力學(xué)參數(shù)推斷Bayes方法中驗(yàn)前分布和驗(yàn)后分

3、布的穩(wěn)健性計(jì)算公式和檢驗(yàn)公式。 (3)利用在康家灣鉛鋅金礦收集到的50個(gè)單軸抗壓強(qiáng)度、50個(gè)單軸抗拉強(qiáng)度、50個(gè)彈性模量、50個(gè)泊松比歷史數(shù)據(jù)，以及進(jìn)行的10個(gè)單軸抗壓強(qiáng)度、10個(gè)單軸抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在驗(yàn)前分布形式為正態(tài)、對數(shù)正態(tài)、極值等情況下，對康家灣鉛鋅金礦的巖體力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了Bayes推斷。同時(shí)利用這50個(gè)單軸抗壓強(qiáng)度和50個(gè)單軸抗拉強(qiáng)度的組合對粘聚力、內(nèi)摩擦角也進(jìn)行了Bayes推斷。接受康家灣鉛鋅金礦的巖體力學(xué)參數(shù)服從

4、正態(tài)分布形式。 (4)針對巖體工程中力學(xué)參數(shù)不能為負(fù)和無窮大的特點(diǎn)，根據(jù)巖體工程可靠度計(jì)算中的應(yīng)力—強(qiáng)度干涉模型，建立了應(yīng)力、強(qiáng)度為正態(tài)、對數(shù)正態(tài)、指數(shù)、威布爾分布形式下巷道圍巖的截尾可靠度計(jì)算公式。 (5)采用由Bsyes方法推斷得到的巖體力學(xué)參數(shù)建立了康家灣鉛鋅金礦巷道圍巖的計(jì)算模型，針對該礦四中段標(biāo)高為-280m處的一條人行巷道，利用Monte-Carlo超拉丁抽樣技術(shù)對巷道圍巖可靠度進(jìn)行了計(jì)算，得到了巷道周邊圍巖

5、可靠指標(biāo)均在3.7以上。結(jié)果表明，參數(shù)的推斷是合理的，巷道是穩(wěn)定的，與該礦的實(shí)際是相符的。 本文所做研究工作，立足于學(xué)科前沿，運(yùn)用最新數(shù)學(xué)方法和先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段，對巖體力學(xué)參數(shù)推斷的Bayes方法和截尾分布的可靠度進(jìn)行了研究。通過本文的研究，進(jìn)一步豐富和發(fā)展了巖體力學(xué)理論和可靠度理論，完善了巖體工程可靠度計(jì)算方法，對康家灣鉛鋅金礦圍巖的可靠性提供了科學(xué)依據(jù)。該項(xiàng)研究對減少試驗(yàn)數(shù)量、合理利用施工經(jīng)驗(yàn)等具有非常重要的理論意義和工程實(shí)用