河海大學(xué)本科學(xué)位論文

1、河海大學(xué)本科學(xué)位論文巖土參數(shù)隨機場的建模方法研究 姓名：于洪丹學(xué)號：01042203專業(yè)：工 程 力 學(xué)指導(dǎo)教師：武清璽 評 閱 人： 趙 引 河海大學(xué)土木工程學(xué)院2005年6月摘要: 本文首先介紹了巖土參數(shù)隨機場及其在巖土工程中的發(fā)展現(xiàn)狀,文中將土體看作齊次平穩(wěn)隨機場，闡述了隨機場的基本概念、分類及其數(shù)字特征。并對某砌塊擋土墻的巖土參數(shù)（）的統(tǒng)計參數(shù)進行了計算。運用某些理論模型來描述巖土參數(shù)的隨機特性。在描述土體的空間性質(zhì)上，用方差、方差折減系數(shù)、相關(guān)函數(shù)、相關(guān)距離（或變程）來描述土體的空間變異性：用方差折減系數(shù)把點的變異性和空間變異性聯(lián)系起來。文中詳細介紹了一些計算相關(guān)距離的方法，主要有遞

2、推空間法、相關(guān)函數(shù)法、半變異函數(shù)法，推導(dǎo)出巖土參數(shù)的相關(guān)程度的度量相關(guān)距離（或變程）,用于分析工程實例。另外本文對空間遞推平均法、相關(guān)函數(shù)法的優(yōu)缺點進行了闡述?；趲r土參數(shù)隨機場并不一定是平穩(wěn)弱變異高斯隨機場這一事實,應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)原理并結(jié)合隨機有限元中三種較常用的隨機場離散方法（即中心點法、局部平均法以及插值法）對巖土力學(xué)參數(shù)隨機場的離散作了探討。文中對結(jié)構(gòu)可靠度分析的一些常用方法做了簡要介紹，如一次二階矩法、Monte-Carlo法、響應(yīng)面法等。最后，本文介紹了目前常用的隨機有限元方法：Taylor展開隨機有限元法（TSFEM）、攝動隨機有限元法（PSFE）及Neumann展開 Monte

3、-Carlo隨機有限元法（NSFEM）,并介紹了各種方法的優(yōu)缺點。關(guān)鍵詞：隨機場，巖土參數(shù)，相關(guān)距離，空間遞推平均法，相關(guān)函數(shù)，變異函數(shù)，離散，可靠度，隨機有限單元法 Abstract:This paper represent the geotechnical parameters random field and its development in the geotechnical engineering. We looks soil as homogeneous stationary random field in this paper. Expatiates the basic con

4、cepts of the random field， its assortment and digital feature of random fields. Calculate the statistical geotechnical parameters （）of masonry block retain wall. Apply some theoretical model to describe the random property of geotechnical parameters. Using variance, variance rebate coefficient, corr

5、elation function, relative distance to describe the spatial property of soil. Using variance rebate coefficient to contact the property of point variant with spatial variant. The methods of calculating relative distance are introduced in details, the main methods which are introduced are: spatial of

6、 average method, correlation method and the variant function method, work out the relative degree of measuring the geotechnical parameters, and give the application in the engineering. The advantages and disadvantages of spatial of average method, correlation method and the variant function method a

7、re also illuminated. Based on the fact that the random field of rock and soil parameters is not always the weak and stationary Graussian random field, a method combining the geostatistical theory with the three commonly only used discretion methods (midpoint discretion method, local average discreti

8、on method, interpolate discretion method ) in stochastic finite element is proposed to study the discretion of the random field of geotechnical parameters. In the text, I introduce some methods for analysis of the structural reliability, for example, the first-order reliability method, Monte Carlo m

9、ethod, response surface method and so on. At last, I introduce the three commonly used stochastic finite element method (SFEM): Taylor expansion SFEM, perturbation SFEM, Neumann expansion Monte-Carlo SFEM. I illuminate the idea and the characteristics of each method.Key words:random field, geotechni

10、cal parameters, relative distance, spatial of average method, relative function, variant function，discretion, reliability method, stochastic finite element method(SFEM). 目錄第一章 概述 .1第一節(jié) 隨機場及其在巖土工程中的研究現(xiàn)狀.1第二節(jié) 本文的主要研究內(nèi)容.2第一章 巖土參數(shù)隨機場及建模方法研究.3第一節(jié) 隨機場.3第二節(jié) 估計與最優(yōu)估計 .7一 估計.7二 線性最優(yōu)估計.7第三節(jié) 巖土參數(shù)隨機場的相關(guān)距離.8 一 求解相關(guān)距離的方法之一：空間遞推平均法.8二 求解相關(guān)距離的方法之二：變異系數(shù)法9三 求解相關(guān)距離的方法之三：相關(guān)函數(shù)法.10 第四節(jié) 應(yīng)用舉例.12第三章 隨機場的離散方法15第一節(jié) 中心點離散法15第二節(jié) 局部平均法16第三節(jié) 插值法.17第四章 結(jié)構(gòu)可靠度計算方法.18第一節(jié) 一次二階矩法.18第二節(jié) 梯度優(yōu)化法19第三節(jié) Monte