區(qū)間分析理論及其在邊坡工程中的應用.pdf

1、巖土體本身是一個高度復雜的不確定和不確知系統(tǒng)，人們對其認識存在一定的模糊性和局限性，材料參數(shù)、本構模型、計算荷載、計算邊界條件(地應力等)和量測的位移和應力等無法準確確定。不確定性分析方法近年來一直是工程和研究中的一個重要課題。本文在全面回顧不確定性分析方法在工程領域研究進展的基礎上，重點研究了區(qū)間分析技術在邊坡工程領域中應用的可行性及有效性。主要工作內容如下：1采用區(qū)間變量來表示工程中的不確定性量；對區(qū)間有限元方程的解法進行深入的研究

2、，針對區(qū)間分析中計算結果的區(qū)間擴張問題，提出基于單元的區(qū)間參數(shù)攝動的方法來求解平面問題區(qū)間有限元方程；通過一計算實例，將原有的解法同提出的方法進行比較。表明了基于單元的區(qū)間參數(shù)攝動法的簡便有效性。 2從彈性力學的基本方程式入手，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力應變關系的本構模型與區(qū)間有限元相結合，由區(qū)間參數(shù)推導出區(qū)間單元剛度矩陣和區(qū)間單元荷載向量，并在此基礎上導出區(qū)間有限

3、元問題的數(shù)學描述。在考慮單元剛度矩陣和單元載荷向量的各元素之間相互關聯(lián)的情況下，采用基于單元的參數(shù)攝動方法計算單元剛度矩陣和單元載荷向量的不確定量，然后集合成整體剛度矩陣和整體載荷向量，最后求出位移、應力的區(qū)間值。 3在計算出節(jié)點的位移和應力的基礎上，采用優(yōu)化方法尋找邊坡的最危險滑裂面。將邊坡的材料參數(shù)用區(qū)間數(shù)表示，基于有限元方法計算邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的定義，推導了基于區(qū)間有限元方法的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的計算公式，計算結果為一區(qū)間值

4、。 4通過對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合的方法來計算工程邊坡穩(wěn)定性的新方法。推導了基于區(qū)間理論的邊坡極限平衡方法的安全系數(shù)的計算公式，提出了基于試驗資料的邊坡穩(wěn)定性的區(qū)間評價指標。 5采用神經(jīng)網(wǎng)絡方法來模擬產(chǎn)生初始地應力場的邊界荷載，并將區(qū)間數(shù)引入神經(jīng)網(wǎng)絡方法中，建立了區(qū)間神經(jīng)網(wǎng)絡分析方法，用來解決初始地應力場的不確定性問題。 6考慮到神經(jīng)網(wǎng)絡分析方法