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。     

新疆D矿田金矿资源定量评价

本文在建立D矿田找矿信息层次模型基础上,确定矿田统计单元划分和地质变量提取的赋值原则,将该矿田划分出466个统计单元,提取25个地质变量并进行二态赋值,而后应用数量化理论Ⅲ。特征分析法及勃尔法等方法,建立了矿田金矿资源定量评价模型,定位预测了45个勘探靶区。     

混凝土简支梁设计基准期内的可靠度

根据统计资料对不同类型建筑在不同防火措施下发生火灾的概率研究,得出了各类建筑达到轰燃的概率.基于蒙特卡罗随机有限元方法,引入材料高温本构关系、截面尺寸和计算模型系数等的变异性,按照ISO标准升温曲线升温,给出了单构件轰燃下的失效概率计算方法.最后,将设计基准期内建筑物达到轰燃的概率与单构件轰燃下的失效概率组合,给出了设计基准期内建筑构件在火灾下的失效概率公式.     

基于蒙特卡罗模拟的土壤环境健康风险评价:以PAHs为例

为获得更为合理的健康风险评价结果,并辨识对健康风险影响最大的因素,基于蒙特卡罗随机模拟,运用概率风险评价模型,定量评估了中国上海某居民区土壤中16种PAHs对居民的健康风险水平,并对各参数进行敏感性分析.结果表明,土壤中PAHs造成的健康风险服从对数正态分布,总的致癌风险为3.43×10~(-5)±2.63×10~(-5),最小值为8.10×10~(-7),最大值为2.39×10~(-4),超过10-6的概率为95%,超过10~(-5)的概率为75%,超过10~(-4)的概率小于5%;总的危害商为4.74×10~(-2)±3.42×10~(-2),不超过1,风险较小;在7种具有致癌效应的PAHs中,苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽和苯并(a)蒽是总致癌风险的主要贡献物质,贡献率分别占60.41%、26.84%和6.56%;3种暴露途径中,经口途径是造成致癌风险的主要途径,贡献率为73.22%;对于总致癌风险,人体暴露参数中每日土壤摄入量、暴露周期、暴露皮肤面积敏感度较大,分别为58.35%、50.21%和20.51%;体重具有负敏感性,敏感度为-11.66%.     

基于不确定性分析的健康环境风险评价

基于对水源地石油污染等现场调查数据为基础,选取典型污染物苯,利用可传递参数差异的蒙特卡罗技术方法,分析了乙烯厂不同分区苯污染经过呼吸和饮水暴露途径造成人体健康风险的不确定性,量化不确定性因素影响的A地区人体健康风险水平.结果表明,裂解装置区是苯污染影响人体健康风险水平的主要来源,产生的健康风险水平均值为1.17×10^-4,而其他3个分区的影响较小;所有分区苯污染对A地区产生的人体健康总风险均值为1.18×10^-4,大于美国环保局人体健康风险建议值10^-6,对人体健康已产生影响;受不确定性因素影响,根据不同的人体健康可以承受的风险水平限值,污染对人体健康产生影响的概率存在差异.因此量化不确定性对风险水平的影响,可为污染场地的风险管理和修复行动提供科学依据.     

混凝土结构施工中人因差错的模拟

以施工现场人因差错真实准确的调查实测数据为依据,笔者采用人的可靠性分析方法建立了混凝土结构施工中人因差错发生及其对混凝土强度影响规律的数学模型,并编制了相应的模拟计算程序。将该模拟计算程序所得的考虑人因差错的混凝土强度模拟计算结果与实测的混凝土强度调查结果进行比较,二者具有很好的一致性,说明该数学模型和模拟计算程序是比较符合实际的,也是比较合理的。上述模拟计算结果为考虑人因差错的结构安全性分析以及人因差错的有效控制措施研究提供了参考依据。     

建筑物消防系统可靠性分析

为评估建筑物消防系统的可靠性,首先将系统分为探测报警系统和灭火系统等部分,再用事件树法分析事故发生时消防系统不同部分的反应情况.通过贝叶斯理论及历史统计数据得到系统失效率的不确定性概率分布,建立消防系统可靠性随时间变化的数学模型; 用蒙特卡罗方法模拟求得系统可靠性的时间函数并对模型的不确定性参数进行敏感性分析.该方法将统计数据与经验公式、理论方法相结合,并利用蒙特卡罗方法处理模型中的不确定性,不仅能够有效估计消防系统的可靠性,还可对其他类似系统的可靠性进行分析,并通过敏感性分析为进一步减少估计的不确定性提出合理建议.     

基于随机模拟的地下水污染物最优水力截获量

水力截获技术是净化或抑制地下水污染最为广泛使用的一种方法，而该技术实施过程中，如何确定最优水力截获量是其需要重点解决的关键问题.本文针对传统确定性方法计算最优水力截获量不合理的问题，从水文地质参数的随机性出发，应用基于随机理论的蒙特卡罗方法，通过实例来研究渗透系数的空间变异性对地下水污染物水力截获系统的影响，并寻求估算最优水力截获量的新方法.通过研究表明：基于确定性方法计算出最优水力截获量为110m³/d时恰好能完全截获污染区的污染物；应用随机模拟研究含水层渗透系数的空间变异性对水力截获系统的影响，发现当以传统确定性方法所计算的最优水力截获量（110m³/d）抽水时，并不能总是完全截获地下水污染物，其面临的稳定平均风险率高达24%；充分考虑了含水层渗透系数空间变异的Monte Carlo方法较以往传统确定性方法更为可靠，为此本文提出利用随机方法从截获系统可接受风险角度确定最优截获量的新思路.     

新冠疫情下国际班列通道综合风险测算

为分析并测算全球新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情下以中欧、中亚班列为代表的国际班列通道的综合风险,便于决策者因险施策、防患于未然。首先,构建疫情下通道沿线节点国家综合风险评价指标体系,采用模糊C均值(FCM)聚类算法对沿线国家风险等级进行分类;然后,综合考虑节点间风险的相互影响,构建通道风险测算模型;最后,利用蒙特卡罗法进行仿真试验,计算不同通道去向、返程班列的风险得分。结果表明：中欧班列中/东向通道风险最高,中亚班列南向通道、新通道通行风险相对较小,需有效开拓南向通道和新通道,分担通道货运高风险。     

机械厂遗留场地重金属污染特征及健康风险评价

以西南某机械厂遗留场地为研究对象,利用主成分分析法和克里金插值法分析了5种重金属(Ni、Pb、As、Co、V)的污染特征及来源,并在健康风险评价中引入蒙特卡罗模拟进行了不确定性分析。结果表明:研究区表层土壤中Ni、Pb、As和Co存在富集现象,V分布相对均匀。污染主要来源包括厂区内工业活动人为源、土壤母质自然源和周边工业活动大气沉降污染源。非致癌风险主要危害因子为As和Co,As为主要致癌因子。成人和儿童主要的暴露途径分别为皮肤接触和经口摄入。成人和儿童非致癌风险超过阈值的概率分别为11.60%和60.88%,致癌风险超过阈值的概率为4.36%和2.31%,对于成人和儿童最敏感参数分别为皮肤黏附系数和体重。研究结果可为重金属污染场地土壤风险管控或修复工作提供科学指导和技术支撑。