基于最佳数值逼近法的岩土参数概率模型推断

提出了推断岩土参数概率模型的最佳数值逼近法.该方法主要基于数值逼近原理,运用勒让德多项式来拟合岩土参数的概率密度函数.通过6种经典概率分布与相应的勒让德多项式概率模型的比较,结果表明所得到的逼近表达式有很好的拟合性能.该方法直接根据试验样本信息和统计方法推断,而不是先假定成经典的理论概率分布,因此数学和物理意义更加充分.研究结果表明,该方法避免了复杂的数值计算,计算结果稳定,可以满足岩土工程可靠性分析的需要.图6,表3,参10.     

基于勒让德多项式逼近法的M-C强度参数概率分布推断

在岩土工程可靠度分析中,M-C强度参数概率分布类型研究是一项基础性工作,为此提出了岩土抗剪强度参数概率分布函数的勒让德多项式推断法。以岩石常规三轴试验数据为原始信息,根据组合理论和线性回归分析方法,构建了内摩擦角φ、摩擦系数f和黏聚力c的小样本信息库,对样本数据的概率分布类型进行假设检验,通过有限比较法得到M-C强度参数的最优经典概率分布类型为正态分布。基于勒让德正交多项式逼近法得到了φ、f和c的概率分布函数,并利用K-S检验法与正态分布进行计算精度比较。结果表明,勒让德多项式推断得到的概率分布函数的K-S检验值比正态分布的小,更符合样本实际观测数据的分布规律。     

岩土工程参数Bayes法推断中先验与后验样本大小的探讨

岩土力学参数Bayes统计推断存在验前和后验样本信息问题.在解决工程问题时,先验与后验分布信息的获取是靠样本容量的大小确定,而获取样本信息是要付出工程费用的.为了探讨岩土参数Bayes法推断中先验与后验样本的取值大小,采用贝叶斯推断简化方法,通过对某工程的岩土力学参数分析,得到先验样本数为30~35个和后验样本数不少于4个时,计算出的统计参数均值与方差的误差最小.本文的研究为岩土工程力学参数概率统计样本大小的确定提供了参考.     

边坡可靠性的三维分析

在边坡稳定分析中，考虑滑体的三维效应进行三维极限平衡分析更合理．结合边坡稳定的扩展三维极限平衡法，并考虑岩土参数的随机性，进行了三维边坡稳定可靠性分析，将三维可靠性分析结果和二维可靠性分析结果进行了比较．同时，分别基于二维方法和三维方法进行了边坡失稳破坏概率对于强度参数变异性的敏感性分析；对于岩土体参数可能服从不同概率分布的情况分别进行了可靠性分析，得出了有益的结论．     

沉降计算经验系数的Bootstrap法置信区间估计

采用Bootstrap法推断小样本条件下的沉降计算经验系数概率特征及置信区间,以解决工程中沉降计算经验系数样本量很少,难以应用常规统计方法分析其概率分布的问题。直接对样本重抽样,根据Bootstrap样本逼近参数真实分布,并纠正Bootstrap仿真过程中出现的偏差,以获得参数的无偏置信区间。通过某客运专线路基工程实例分析,得出:采用Bootstrap法可较好地推断小样本条件下沉降计算经验系数未知参数的概率分布,获得参数的置信区间;当面荷载在40～240 kPa范围内取值时,红黏土地基的沉降计算经验系数均值随载荷的增大而减少,经验系数均值服从正态分布,置信度为95%的经验系数均值的置信区间按荷载范围依次为[0.637,0.884],[0.637,0.884]及[0.901,1.165]。     

基于推广贝叶斯法的岩土参数估计及基础设计

结合工程实例,介绍了推广贝叶斯(Bayes)法在岩土参数估计中的具体应用.该方法利用场地周围其他工程的数据拟合出各参数的最优分布函数,并以此为先验分布,用推广贝叶斯法对现有样本进行处理,得出后验分布参数以进行基础设计.实际观测结果表明,根据后验分布参数计算的基础沉降值与实际值吻合较好,证明了提出的岩土参数估计方法的可行性与可靠性.     

基于Bootstrap法的小样本岩土参数标准值计算

针对小样本条件下岩土参数均值的t分布估计区间较宽、所得工程设计参数标准值偏离真值较大的问题,进行了岩土参数总体分布明确条件下的小样本勘察取样计算机随机模拟,利用充足批次重复抽样构建标准值空间,对比了非参数Bootstrap法与传统t分布法的区间估计差异,讨论了Bootstrap法岩土参数标准值随样本统计量及容量的变化规律.研究表明:同一置信水平下,Bootstrap法能充分利用小样本经验分布信息,有效收窄岩土参数的均值估计区间,所得标准值较t分布法更接近于真值;Bootstrap法的岩土参数均值置信区间宽度随样本容量增大而逐渐减小,其标准值与样本容量呈现良好的负幂函数关系,据此提出了以样本平均值为基准、样本容量和标准差为影响参数的标准值计算式;当样本容量n20时,Bootstrap法更能体现出减少标准值偏离真值误差的明显效果.     

基于支持向量机的小样本数据概率分布模式自动识别

在装备可靠性工程领域,小样本数据概率分布模式识别是亟需解决的一个难题.统计学习理论是专门研究小样本情况下机器学习规律的理论,支持向量机是当前最新的、基于统计学习理论的机器学习算法.根据现代统计学原理提取了数据分布特征参数,采用支持向量机分类算法构建了小样本数据概率分布模式自动识别模型.测试结果表明,模型对小样本数据概率分布模式具有较强的识别能力.     

动态概率模型跟踪性能退化的实时可靠性评估方法

针对实时可靠性评估中先验信息难以获取、分布假设不符合实际情况的问题,提出一种基于动态概率模型的实时可靠性评估方法.采用Parzen核密度估计构造滑动概率神经网络,使用滑移时间窗进行统计样本的动态选择,以非参数方式实时估计性能退化数据的条件概率分布,将超过失效阈值的分布函数值作为可靠性指标,来实现个体设备无先验信息条件下的可靠性评估.通过对高压水除鳞泵和加热炉风机失效过程数据的分析,验证了该方法的可行性和实用性.     

CAD参数设计的极大似然推断

借用处理残缺数据的极大似然推断EM算法来处理参数推断问题．算法为参数推断提供了一个简单统一的模式，可用于同时推断一组参数，并且适用于小样本的情况．发动机CAD参数推断的一个工程实例表明，该算法对诸多因素影响下的参数推断有较好效果．     

基于弹性理论的拉力型锚杆锚固段应力分布规律研究

视锚杆和周围介质为弹性材料,在弹性半空间里,利用Mindlin位移解,根据拉力型锚杆实际工作状态,推导出拉力型锚杆锚固段轴向应力和弹性粘结应力分布的方程．并分析相关岩土参数对锚固段轴向应力和剪应力的分布的影响,得出影响较大的几个因素,为拉力杆的力学分析和工程设计提供理论依据．     

基于强度折减系数的岩土体抗剪强度参数的反演

边坡岩土参数是滑坡治理方案设计的关键,合理确定滑坡岩土参数,对于滑坡治理非常重要。在介绍了目前参数确定的主要方法、分析其影响因素的同时,基于强度折减系数通过反演分析法确定岩土体的抗剪强度参数。     

鄂尔多斯盆地F区力学特征及地应力分析

地层的力学特征是井身结构设计和钻井液设计的重要基础。以鄂尔多斯盆地F区扩径较高的延长组为研究对象,通过三轴压缩实验、巴西劈裂等室内实验得到其抗压强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角和抗张强度等静态岩石力学参数,通过声波时差、密度等计算其动态岩石力学参数,建立动态和静态岩石力学参数之间的转化关系。通过工区的压裂资料,反演出延长组的地应力分布,进而计算出地层的坍塌压力和破裂压力,建立地层的三压力剖面,为延长组的井身结构设计和钻井液的设计提供参考。     

岩土力学特征参数随机-模糊处理中的权重影响比较

分析了在岩土工程中对其物理力学参数的不确定性进行处理时常用的统计、随机和随机 -模糊3种方法的特点.根据马氏距离、模糊权重和模糊集核点的定义和相互关系, 研究了目前随机-模糊处理方法中把模糊权重作为定值的不合理性,提出了把均值、方差和协方差的模糊权重处理为变权重的方法和具体表达公式.研究了在模糊变权重条件下的岩土力学参数特征值的迭代分析方法和具体计算步骤.分别采用统计、模糊定权重和模糊变权重方法计算了2个工程中6个岩土参数试验样本的特征值,分析表明采用模糊变权重方法计算得出的结果,在某些情况仅为其他方法计算结果的49%左右,说明在随机-模糊分析中采用模糊变权重是很有必要的.     

由期望值和累计概率估算W—2参数

通过对Ｗ－２风频分布中的期望值，累计概率与风频参数之间关系的研究，给出最小二乘法等若干个参数估算公式，可供实际使用时选择。     

关于岩土工程研究中若干基本力学问题的思考

针对岩土工程研究中本构模型,耦合边值方程,非连续变形力学模型,土工抗震 专题总结了其发展现状,指出了有待深入研究的问题,以期理清思路,把握发展动向,有效地运用近代新理论,新方法,新技术,紧密地结合岩土材料与岩土结构的本构特征,把岩土工程研究与设计水平推向新阶段。     

钻井地质参数的不确定性表征及分析方法

钻井地质参数是钻井工程设计的基础数据,由于地层的复杂性、预测模型的精度以及解释资料的误差等问题,地质参数的解释评价结果误差客观存在,其真值会分布于某区域内。首先提出钻井地质参数不确定性的概率分布和不确定度两种描述方法;然后基于层序地层学、概率统计等相关理论和方法,将同组地层内某段地层作为样本区间,区间内的地质参数作为一组测量样本,建立地质参数不确定性分析及量化描述方法,并基于信息扩散原理确定钻井地质参数的概率分布函数。实例分析表明,建立的钻井地质参数不确定性定量描述及分析结果更切合工程实际。