基于响应面法和强度折减法的边坡可靠性计算研究

针对边坡安全系数是隐式函数的特点,提出将有限差分强度折减法和响应面法(RSM)相结合,分析边坡可靠性的方法。采用安全系数、破坏概率及对应的临界滑动面等,作为综合评价边坡稳定性的指标。算例验证表明,笔者提出的计算方法所得结果与其他方法比较接近,且更能反映边坡真实的工作状态。对某钢铁基地工程的昔格达组地层边坡,采用新的计算方法进行可靠度分析,对比研究确定性破坏模式和概率破坏模式中剪应变增量和破坏区的分布。研究结果表明,均值强度较高的边坡岩土体,如果变异系数较大,便仍处于较高风险水平,虽然边坡整体的安全系数满足工程要求;均值安全系数和最小可靠度指标对应的破坏模式也是有差别的。     

基于蒙特卡罗法的煤巷锚杆支护结构可靠性分析

应用工程结构可靠性理论,建立煤巷锚杆支护结构可靠性模型,针对其结构稳定性的极限状态功能函数高度非线性的特征,采用蒙特卡罗法在Matlab环境下直接产生服从各相应概率分布函数的随机变量数组计算其结构可靠度,编程过程简化,计算速度快,精度高,且不受极限状态方程非线性、随机变量非正态的限制,开辟了煤巷锚杆支护结构可靠度计算的新途径。建立了支护参数与可靠度的关系,指出了提高煤巷锚杆支护结构可靠度的方法和措施,为煤巷锚杆支护参数设计和优化提供了科学依据。     

基于有限元与极限平衡分析的露天矿边坡角优化

为保证露天边坡的安全稳定,提出用有限元与极限平衡综合分析法分析其稳定性并优化边坡角。利用数值分析软件ABAQUS模拟出边坡潜在滑动面和张裂缝的位置,再根据极限平衡法计算出不同边坡角下的安全系数值,绘制安全系数随边坡角的变化曲线,最后得到安全稳定条件下的最终边坡角的优化值。采用该方法对某露天矿的边坡进行优化,最终边坡角由原设计的53.5°提高至55.4°,能同时降低剥离工程量,保证边坡的稳定性。     

基于神经网络的闸阀模糊可靠度计算

为提高闸阀可靠度计算准确性,将模糊准则引入闸阀可靠性设计,将闸阀应力与阀体通径、内压之间隐式关系显式化,并基于神经网络构建地震工况下闸阀数学模型;利用蒙特卡洛法,计算闸阀在常规方法下的可靠度;利用正态型隶属函数描述闸阀强度的模糊性,计算闸阀在考虑模糊强度时的可靠度;对比强度的模糊性对可靠度计算结果的影响,分析不同隶属函数下的闸阀模糊可靠度。与传统随机可靠度计算方法相比,该方法对不确定性描述更合理,理论上对可靠度的计算更加准确。     

弱层台阶边坡可靠度非侵入式随机分析*

为确保复杂结构边坡的安全稳定，针对弱层台阶边坡可靠性开展非侵入式随机分析。以抗剪参数为随机变量，采用局部平均法进行随机场离散，采用随机场和Monte Carlo(SMC)法编制程序进行数值计算，并与Monte Carlo(MC)法结果进行比较。结果表明:利用非侵入式随机分析方法计算可靠度效率更高且易于实现；随机场可以反映岩体力学参数的空间变异性以及参数之间相关特性，更接近于实际情况，弱层对边坡稳定性有重要影响，会导致边坡安全系数降低，且最大位移会显著增大；采用MC法会过度放大边坡的失效概率，而SMC法得到的结果更可靠。该结论可为复杂结构边坡的可靠性分析提供参考。     

考虑岩土体剪胀特性的边坡稳定性分析*

为考虑岩土体剪胀特性对边坡稳定性的影响，基于非关联流动法则，利用等效内摩擦角的概念对原抗剪强度参数进行修正，以修正后的等效参数c*，φ*探讨剪胀角对岩土体强度的影响，结合传统强度折减法以及基于临界曲线的双系数折减法，求解基于修正后等效参数计算的边坡安全系数，并给出安全系数的取值方法。结果表明:采用等效参数来考虑剪胀角的影响是可行的；随剪胀角的增大安全系数增大，且增长速度变缓，剪胀角在0~25°范围内对安全系数的影响显著，在实际工程计算中需要考虑剪胀角对边坡稳定性的影响；基于临界曲线的双系数折减法可较为直观地体现出剪胀角的影响程度，在研究剪胀角对边坡稳定性的影响时可采用此方法进行分析。     

基于概率统计的土石混合体边坡可靠度分析方法

为确切描述边坡实际状态,更准确评估边坡稳定性,提出一种基于概率统计的边坡可靠度分析方法。该方法考虑土石混合体边坡平均强度的不确定性和强度在空间上的变异性,综合利用蒙特卡罗方法和连续非连续单元法(CDEM)计算评估边坡可靠程度;将坡体表面的相对位移量作为基本指标,从定性和定量2个方面确定边坡的失稳标准;通过分析一个典型的土石混合体边坡,获得边坡在不同强度分布和强度等级下的可靠度,并结合一个实例对文中方法的有效性进行验证。结果表明:边坡强度的分布特性对边坡的变形失稳结果有较大影响,利用基于概率统计的可靠度分析方法可建立边坡稳定性与岩土材料强度特性的关系。     

考虑变量相关性的尾矿坝坡失稳溃坝概率计算方法

对国内外尾矿坝溃坝事故进行整理分析,得出坝坡失稳是导致溃坝的一个主要原因,利用突变理论对坝坡失稳进行分析,从突变学角度证明内摩擦角和粘聚力是尾矿坝坡失稳溃坝的主要影响因素。摒弃传统的尾矿坝抗滑稳定性安全系数定值计算方法,选取综合考虑诸因素的不确定性的概率方法来计算尾矿坝坡失稳溃坝概率,确定内摩擦角和粘聚力作为随机参数,建立尾矿坝坡失稳破坏的功能函数,确定模拟次数;采用考虑随机变量相关性的蒙特卡罗进行尾矿坝坡失稳溃坝概率计算。该方法成功克服了matlab传统子集模拟方法只能解决随机变量为正态分布且变量之间相互独立的不足,并以某尾矿坝为例对其因坝坡失稳导致的溃坝概率进行了计算。     

基于RBF网络模型的混凝投药智能决策支持系统

介绍了基于径向基函数网络模型的混凝投药智能决策支持系统的机构、功能及其核心系统:径向基函数网络模型子系统和专家子系统的原理和实现方法.在实际水厂中的运行结果表明:与传统的SCD系统相比,该智能决策支持系统能实时确定混凝剂投加量,且沉淀池出水水质较好.     

复杂气井套管力学分析与可靠度评价

为建立考虑地层和套管参数随机性的套管可靠度评价理论方法，以便得到复杂井况下套管传统设计安全系数与可靠指标之间的关系，提出了非均匀地应力和内压联合作用下，沿套管最大外挤力方向管壁任意位置发生屈服失效时外壁等效均匀外挤力的计算方法；建立了套管抗挤和抗内压三轴强度计算公式以及有效内压计算方法；根据套管载荷和强度影响因素统计参数以及评价过程中参数测试标准值，利用蒙特卡洛法（MC）建立了完整的套管可靠度计算和评价方法；通过实例对传统安全系数与可靠指标的对应关系进行了研究。研究结果表明:指定条件下，套管安全系数与可靠指标之间存在对应关系；利用建立的方法编制计算程序可以为传统设计法中安全系数代表的安全程度进行量化；可靠度评价方法能够为安全系数的选取提供指导。     

考虑尾矿材料参数空间变异性的尾矿坝稳定可靠度分析

为客观地评价尾矿坝稳定性,在随机场理论和极限平衡分析框架下,采用考虑参数空间变异性尾矿坝可靠度分析的非侵入式随机有限元法,通过Karhunen Loève级数展开方法离散尾矿材料参数（渗透系数、摩擦角等）随机场,利用Hermite随机多项式展开拟合尾矿坝安全系数与输入参数之间的隐式函数关系;再采用拉丁超立方抽样技术产生输入参数样本点求解多项式展开系数;最后,通过应用到一实际尾矿坝工程说明了该方法的有效性。结果表明,该方法可以真实地模拟尾矿材料的空间变异性对尾矿坝稳定性的影响,保证尾矿坝可靠度分析与确定性稳定分析互不耦合,与10 000次直接拉丁超立方抽样方法相比,该方法具有较高的计算精度和效率。     

基于F-R-M法的刚构-连续梁桥施工期结构强度风险分析

为了解决刚构-连续梁桥施工过程中的风险问题,提出了一种神经网络与有限元结合的定量风险分析方法（F-R-M法）。以八盘峡黄河特大桥为工程背景建立有限元模型,运用参数敏感性分析确定出最不利施工阶段的结构强度主要风险随机变量,然后以蒙特卡洛原理为基础,通过径向基（RBF）神经网络计算结构失效概率,最后对桥梁施工风险进行定量分析。结果表明:该桥在最大悬臂状态下,结构应力仿真次数超过 1 000 万次时,梁体在最大悬臂端应力失效概率仅约为 1.17×10-5,失效概率极低。基于参数敏感性的F-R-M法可以快速、较高精度地对高速铁路刚构-连续梁桥施工期结构强度风险进行定量分析。     

数据挖掘在预测组织事故防控效果中的应用*

为进一步探索数据挖据技术在组织事故预防工作中的融入性与适用性，基于24Model构建事故预控基础模型,通过预测准确率数值及接受者操作特性曲线（ROC曲线）对比分析随机森林（RF）、支持向量机(SVM)、决策树（DT）与神经网络（NN）4种方法对组织事故防控效果的预测性能。结果表明:针对事故率控制（Y1）、职业危害预防（Y2）、财产损失3类预测目标（Y3），RF方法均能达到较高的准确率及稳定性，具有较优的预测性能。根据特征重要度（FI）排序，明确对组织事故水平影响最显著的因素为安全实践活动认知（SC5）及安全管理程序文件（SMS3），FI值均大于0.150 0。研究结果可为有效预测组织事故防控效果提供方法依据，同时为企业安全工作的规划设计提供思路。     

煤矿作业人员人因可靠性的径向基神经网络评价模型研究

依据人因可靠性原理、事故致因理论,结合煤矿生产系统的特点,提出了观测可靠度的概念,确立了一系列便于统计和赋值的人因可靠性评价指标。针对人因失误事件过程的动态性、复杂性以及数据的不完整性,利用径向基（RBF）神经网络学习速度快、抗干扰能力强的特点,建立了基于RBF神经网络的煤矿作业人员人因可靠性评价模型。对于岗位工龄短或有效记录不足的煤矿作业人员,利用训练好的RBF神经网络模型进行人因可靠性评价,经过实例验算证实了模型的可信性。     

一种改进的疏散节点踩踏风险评估算法*

为解决四变量算法中存在的计算精度不高和数值不连续问题,基于踩踏事故概率设计随坡度单调递增的倾斜度函数、以人流股数为计算单位的宽度系数函数以及以节点直接承受疏散人流为基础的汇集度函数,并据此构建点型节点、线型节点和面型节点的踩踏风险评估算法。研究结果表明:改进算法能够有效避免四变量算法存在的问题,在算法稳定性、参数敏感性和无效参数处理等方面显著优于当前其他算法。研究结果为提升算法稳定性和敏感性奠定基础。     

基于粗糙集理想解高陡边坡稳定性模糊评价*

为评价山区公路沿线高陡边坡稳定性,保障道路行车安全,基于代数表示的粗糙集理论和条件信息熵表示的粗糙集理论,结合理想解的思想重新定义各属性重要度的确定方式,提出新的适用于山区高陡边坡的权重确定方法,并建立高陡边坡稳定性评价体系,基于模糊理论以某高速公路高陡边坡工程为研究背景,建立山区高陡边坡模糊稳定性评价模型,对边坡稳定性进行评价。研究结果表明:隶属度最大值为0.397,对应边坡稳定状态为“极不稳定”,与实际情况基本一致,验证该权重方法客观、准确,为更好评判山区公路沿线高陡边坡稳定性提出新的方法。