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基于围岩模糊分类的地下工程稳定性可靠度分析

邹志鹏  
【摘要】: 围岩分类是进行地下结构设计的基础,以隶属函数为基础的模糊数学方法已经在岩体分类中发挥越来越重要的作用。地下结构的不确定性因素是显著的、客观的和普遍存在的,因此,在工程设计分析中应考虑这些不确定性的影响。本文开展该问题的研究具有重要的理论与工程实用价值。 首先,本文运用基于模糊集重心理论的方法,选取了几个对围岩分类影响较大的因素进行分析,弥补了用常规模糊综合评判方法进行围岩分类时存在评判信息丢失和结论不唯一的不足;其次,推导出了各围岩分级因素分别属于梯形分布、正态分布和岭型分布时的隶属函数表达式,并结合工程实例,运用上述三种不同的分布进行任意组合,基于模糊集重心理论进行了分析;再次,本文针对地下结构可靠性分析往往没有明确的表达式或者高次非线性的特点,将响应面方法中的有限元模拟以埃特金迭代代替,建立不同理论下的地下结构稳定性可靠度分析的极限状态方程。将传统的响应面方法改进与稳定性分析方法结合起来,形成了一种新的地下结构稳定性可靠度分析方法。运用改进响应面方法,本文编制了基于主次承载区协调作用理论地下结构处于静水应力场无支护状态和非静水应力场无支护状态的可靠度分析程序。同时编制了基于主次承载区理论地下结构处于静水应力场无支护状态和非静水应力场无支护状态、基于主次承载区协调作用理论地下结构处于静水应力场支护状态和非静水应力场支护状态以及基于剪切滑移理论地下结构静水应力场的蒙特卡罗模拟程序;最后,将上述分析程序用于工程实例分析,证明了本文研究成果的合理性和可靠性,为地下结构的可靠度分析提供了一个实用的分析方法。


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