基于随机有限元的岩体工程可靠度方法研究

岩体工程问题的不确定性及安全评价标准一直是国际岩体工程中的热点和难点问题。随着我国基础建设和矿产资源开采的日益发展，如何获得可靠的岩体力学参数和建立有效合理的岩体工程稳定评判体系越来越重要。本项目通过建立反映工程岩体结构面几何分布特征和力学参数的岩体表征单元（REV）模型，运用细观力学理论和有限元方法对其进行了系统研究，结合随机数学理论，建立了表示工程岩体力学性能的随机场模型；在极限分析原理基础上，建立了基于随机有限元的岩体工程稳定的可靠度方法，通过提出有效可靠的数值求解方法，获得了岩体工程可靠度指标。本课题宏细观理论相结合系统研究了岩体工程稳定问题，为岩体工程稳定建立了有效可靠的安全评价方法和体系，为岩体工程安全监测提供了理论基础和依据。该方法理论体系严密，工程实际可用，为解决复杂的岩体工程稳定问题和安全监测提供了一种有效方法和手段。

目 录

前 言

一、总 论

地基工程可靠度分析的一般理论（总报告）

关于岩土工程的可靠度问题

地基基础工程标准化与概率极限状态设计原则

土体及岩体工程可靠度分析问题

谈岩土工程概率分析法中的若干基本问题

二、土的概率特性及土性随机场模型

岩土工程可靠度分析中的土性随机场模型

随机场相关尺度的存在条件及土性相关函数模型的探讨

土性相关距离和相关范围的研究及其计算方法的探讨

桩基承载力参数估计的随机场模型

土层相关距离计算的试算拟合法

对计算土性相关距离的讨论

深圳机场场道地基土性相关距离的分析

地基土参数的空间变异性及其相互关系

三、地基工程可靠度分析方法及其应用

土工实验数据整理和分析方法探讨

土的抗剪强度指标的统计与应用

改进JC法及其在土工可靠度计算中的应用

随机场理论在重力式码头地基承载力计算中的应用

应用随机场理论分析大港码头堆场区地基承载力的可靠度

新沙港试验路堤地基承载力的可靠度分析

竖向荷载下单桩承载力的概率评估

土坡逐渐破坏的概率计算

挡土墙的可靠度分析

关于孔间地质随机特征的统计推断

三峡二期上游围堰渗透研究及其地质资料的概率分析方法在渗透研究中的应用

多层地基沉降的概率分析

四、关于地基可靠度分析方法的建议

关于地基可靠度分析方法的建议

附录：可靠度计算程序框图

参考文献

2100433B

铸钢节点等铸钢构件在工程中的应用呈流行趋势，但相应研究还处于个例分析阶段,没有从可靠性的角度把握铸件质量和安全性水平。本项目针对工程铸造工艺特点和典型铸钢构件的共性特征，揭示铸造缺陷随机性规律，创造性地将结构多尺度分析理论与随机有限元方法相结合，构建多尺度随机有限元方法，应用于带缺陷工作的铸钢构件和结构的可靠性分析。首先通过铸钢构件探伤统计试验，建立描述铸造缺陷随机产生和分布的随机场模型。其次建立有限元节点坐标的多重概率模型描述缺陷随机性，实现在有限元中模拟随机缺陷。然后通过建立和求解多尺度随机有限元方程、解决多尺度模型间的随机信息传递问题，实现随机多尺度结构的有限元计算，解决带缺陷复杂结构的随机损伤计算和性能评估问题。本项目的研究，将为更精确的把握铸钢构件这一新型材料和结构形式的性能提供有效的计算手段，为更加充分地发挥和优化其力学性能提供研究基础。

运行可靠性下降会导致空调系统的实际能效降低，但领域内尚缺少运行可靠性的评价方法，而对故障前的征兆探测与故障预示也鲜有报道。本研究探索空调系统运行可靠度的评价机制，研究故障发生前的征兆探测方法、故障预示技术，发展基于运行可靠度评价的空调系统征兆预容错技术。首先，利用半/全实物实验台分析参数、故障与可靠性的关联特征。提出运行可靠度的概念，通过引入相对能耗与热舒适期望，确定了综合相对能耗与热舒适偏离的评价指标，建立了空调系统运行可靠度的评价模型。然后，提出不同时域-不同空间的方法，通过对微观窗口参数相关性的放大监视，实现对早期征兆的探测；通过对宏观窗口过程特征的跟踪分析，实现故障的预示；通过不同空间的指定元分析，完成多个突发故障的快速诊断与隔离。最后，利用运行可靠度评价模型，实现了基于最佳运行可靠度的复合型容错控制。本研究将丰富空调系统故障诊断的研究内容，对系统高效运行及节能具有促进作用。