基于极限平衡法和有限元法的边坡协同式可靠度分析

极限平衡法和有限元法是两种常用的边坡稳定分析方法。基于极限平衡法的边坡可靠度分析计算效率较高,但需要假定失效模式,从而导致计算结果不准;与之相反,基于有限元法的边坡可靠度分析更为严格,但计算效率较低。为此,提出了一种新的基于随机模拟的边坡可靠度分析方法——边坡协同式可靠度分析方法。该方法包括初步可靠度分析和精细可靠度分析两步,可以同时利用极限平衡法和有限元法的优势,实现既高效又准确的边坡可靠度分析。通过一个考虑空间变异性的两层土坡算例验证了该方法的有效性,结果表明:协同式可靠度分析方法与基于有限元法的蒙特卡洛模拟或子集模拟相比,不仅具有一致的可靠度分析结果,而且显著提高了小概率水平下的计算效率,促进了基于有限元法的边坡可靠度分析在实际工程中的应用。该方法可以将基于极限平衡法的边坡可靠度分析成果合理纳入到基于有限元法的边坡可靠度分析中,从而获得大量的失效样本,以制定合理的边坡防治措施。该方法非常适用于高维可靠度问题,如考虑空间变异性的边坡可靠度问题。     

考虑地层变异性和土体参数变异性的边坡可靠度分析

现有边坡可靠度分析大多数只考虑土体参数的固有变异性,而忽略了地层变异性的影响。为此,提出了同时考虑地层变异性和土体参数固有变异性的边坡可靠度分析方法,利用耦合马尔可夫链模拟地层分布,采用基于乔列斯基分解的中点法离散土体参数随机场,采用有限元强度折减法计算边坡安全系数,通过蒙特卡洛法模拟进行边坡可靠度分析。利用澳大利亚珀斯市钻孔资料,以边坡可靠度问题为例阐明了同时考虑地层变异性和土体参数固有变异性的重要性,研究了钻孔布置方案对边坡可靠度的影响规律,结果表明:提出的方法能够有效地反映地层变异性和土体参数固有变异性对边坡可靠度的影响。当钻孔数目较少时,模拟的边坡土体类型分布与真实边坡土体类型分布相差较大,此时忽略地层变异性将导致边坡可靠度不精确的估计结果。钻孔布置方案对边坡失效概率和安全系数有明显的影响,钻孔应尽可能多的布置在边坡关键影响区域。边坡失效概率和安全系数统计量与钻孔数目并不呈单调关系,但是随着钻孔数目的增加,边坡失效概率和安全系数统计量逐渐收敛至"精确解"。     

基于蒙特卡罗模拟的高效边坡可靠度修正方法

传统的蒙特卡罗模拟方法在分析由于参数不确定性修正而引起的可靠度修正问题时效率较低。为此,提出了一种基于蒙特卡罗模拟的高效边坡可靠度修正方法,该方法主要包括2个关键步骤:1)根据参数初始分布利用蒙特卡罗模拟方法计算边坡的失效概率,并输出蒙特卡罗模拟的失效样本;2)利用参数统计特征值修正后的联合概率密度函数和蒙特卡罗模拟失效样本计算修正后边坡的失效概率。以两个边坡问题为例说明了所提方法的有效性。结果表明:所提出的方法在计算修正的失效概率过程中无需重新执行蒙特卡罗模拟,计算过程简单、计算效率高。此外,所提方法能够适用于隐式表达功能函数的边坡可靠度修正问题,并能够有效地解决单变量和多变量修正的边坡可靠度修正问题。     

基于静力触探的土层自动划分方法与不确定性表征

提出了一种基于I_c数据自动划分土层的贝叶斯方法,所提方法不仅能够在考虑I_c的空间变异性的条件下自动划分土层,识别最可能的土层界面,而且能够定量地表征土层界面的不确定性,为制定下一步勘探方案和岩土工程设计提供参考依据。本文采用基于子集模拟的贝叶斯更新方法(CBUS)求解贝叶斯方程,产生土层厚度的后验分布样本,并计算每个可能的土层数目对应的模型证据,确定最可能土层数和最可能的土层界面深度,计算界面深度的标准差作为土层界面不确定性的量化指标。最后,通过上海市轨道交通10号线伊犁站基坑开挖现场的I_c数据和模拟I_c数据说明了所提方法的有效性和正确性。结果表明:所提方法划分的土层合理地反映了不同土层I_c的统计特性。相邻土层I_c的统计特性差异越大,界面深度的标准差越小,识别出的土层界面越可靠,反之亦然。     

考虑统计不确定性的基坑变形可靠度高效蒙特卡洛分析方法

受技术经济条件限制,基坑工程勘察中获取的勘探数据十分有限,无法准确估计岩土体参数的统计特征,不可避免地存在统计不确定性.Bootstrap方法为合理地考虑统计不确定性对基坑工程安全性和可靠性的影响提供了一条有效途径.然而,采用Bootstrap方法考虑统计不确定性通常需要重复执行可靠度分析,计算量大,计算效率低,使其在实际工程应用中受到很大的局限.基于概率密度加权法和Bootstrap方法提出了考虑统计不确定性的基坑变形高效可靠度分析方法,避免了不同岩土体参数概率分布条件下重复计算基坑变形响应,提高了计算效率.以台北TNEC(Taipei National Enterprise Center)基坑工程变形可靠度分析为例,说明了所提方法的有效性.结果表明:所提方法能够合理地考虑统计不确定性对基坑变形可靠度的影响,结合Bootstrap方法与概率密度加权分析法能够在考虑统计不确定性的条件下高效地计算基坑变形可靠度,克服了Bootstrap方法在工程应用中的局限性.     

基于Bootstrap方法的堆石坝坝坡稳定可靠度分析

基于Bootstrap方法提出了一种堆石坝坝坡稳定可靠度分析方法.首先,介绍了一种堆石坝坝坡稳定可靠度分析方法;其次,运用Bootstrap方法对抗剪强度参数的边缘分布函数及表征相关性的Copula函数的统计不确定性进行了度量;最后,以糯扎渡水电站心墙堆石坝为例研究了边缘分布函数与Copula函数的统计不确定性对堆石坝坝坡稳定可靠度分析结果的影响规律.结果表明:基于抗剪强度参数试验数据估计的边缘分布函数与Copula函数具有较大统计不确定性;Bootstrap方法可以有效地模拟边缘分布函数和Copula函数的统计不确定性并将坝坡稳定失效概率表征为具有一定置信水平的置信区间;同时考虑边缘分布参数、边缘分布类型、相关系数与相关结构统计不确定性与仅考虑边缘分布参数与相关系数的统计不确定性相比将使失效概率具有更大变异性,且失效概率均值更大,忽略分布类型和相关结构的统计不确定性将高估堆石坝坝坡的实际稳定状况.     

Y2SiO5:Ce3+/PMMA稀土发光复合材料的制备及其荧光性能的研究

采用原位聚合法,将蓝色荧光粉(Y2SiO5:Ce3+)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合,制备出透明且具有蓝色荧光性能的Y2SiO5:Ce3+/PMMA稀土发光复合材料.利用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外吸收光谱仪(FT-IR)对样品进行结构分析;用扫描电镜(SEM)对样品进行微观形貌观察;用荧光光谱测试仪和紫外-近红外分光光度计对样品的荧光性能和透射光谱进行分析.结果表明:具有X2型单斜晶体结构的Y2SiO5:Ce3+蓝色荧光粉在PMMA中分布均匀,其粒度为0.7～2.0μm.在波长为365 nm紫外光激发下,Y2SiO5:Ce3+/PMMA复合材料能够发射出蓝色荧光,且0.1mol％ Y2SiO5:Ce3+含量的PMMA基复合材料的蓝色荧光透光率高达75％.这表明所制备的Y2SiO5:Ce3+/PMMA复合材料具有良好的蓝色荧光性能,可用于透明固体发光器件的研制.     

Synthesis and Cathodoluminescent Properties of Y2O3: Eu3+ Phosphor with Micron-sized Controllable Particles

荧光粉的发光性能对其形貌非常敏感,特别是荧光粉的尺寸。场发射显示器所需的荧光粉应是微米级的球状,然而可控的微米级荧光粉受到很少的关注。因此,本实验通过改进的共沉淀法制备合成了几微米的近球型红色Y2O3:Eu3+荧光粉。该产品在1050℃,pH值为5.5时,形貌均匀,粒径分布为0.9~3.1μm,且发光亮度较商用的增加50%以上。结果表明,通过改良的共沉淀法可以制备出一种高质量的FED荧光粉。     

第二届全国青年工程风险分析和控制研讨会简讯

  [目的]  为推动工程风险管理与保险相关的新理论和新技术发展,为青年学者提供学术交流平台,第二届全国青年工程风险分析和控制研讨会于2018年3月30日—31日在武汉召开。  [方法]  会议由中国土木工程学会工程风险与保险研究分会主办,武汉大学、中国地质大学(武汉)、国家重点研发计划项目(2017YFC1501300)和国际土力学与岩土工程学会TC304工程风险评价与管理技术委员会共同承办。  [结果]  会议探讨了国际前沿的工程风险分析与控制理论和方法进展,促进了工程风险领域青年学者间的交流和合作。  [结论]  会议对推动我国工程灾害防治与风险控制学科的发展具有重要意义。     

颗粒接触摩擦系数空间变异性对颗粒流双轴数值试验的影响

提出了考虑颗粒摩擦系数空间变异性的砂土双轴剪切响应分析方法。采用随机场模型表征颗粒摩擦系数空间变异性,通过Karhunen-Loève展开方法离散接触摩擦系数随机场,编写了基于颗粒流程序PFC^2D和MATLAB的随机模拟耦合分析程序。研究了摩擦系数空间变异性对密砂试样的双轴剪切响应影响规律。结果表明：1） 提出方法可有效地考虑颗粒间接触摩擦系数变异性对土体材料双轴压缩宏观力学行为影响;2） 密砂试样在剪切过程中的应力-应变关系曲线、体积-应变关系曲线的变化规律与颗粒间接触摩擦系数不确定性密切相关,在初始加载阶段随机模拟的偏应力曲线、体积应变曲线基本重合,继续加载后曲线开始发散;3） 垂直相关距离对峰值偏应力均值与标准差影响明显大于水平相关距离。颗粒接触摩擦系数的均值对峰值偏应力的影响大于摩擦系数空间分布的影响。摩擦系数的空间分布会影响剪切带的形成位置。