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第1章 可靠度作为岩土设计的基础1

摘要1

1.1 引言2

1.2 结构和岩土设计的演变4

1.3 工程判断的作用7

1.4 安全设计的可靠度与岩土要求9

1.5 可靠度的应用12

1.5.1 多元土体数据库12

1.5.2 岩土信息：“投资”还是“成本”13

1.5.3 模型不确定性14

1.5.4 岩土数据的稀缺性15

1.5.5 模拟指定分位数的“最糟糕”参数值的概率分布16

1.5.6 空间变异性17

1.5.7 一阶可靠度方法的设计验算点和分项系数18

1.5.8 系统可靠度19

1.6 结论20

致谢21

参考文献21

第2章 ISO 2394中的可靠度一般原则28

摘要28

2.1 引言：ISO 2394：2015的发展背景28

2.1.1 ISO 2394的发展历程29

2.1.2 ISO 2394的地位与应用29

2.1.3 目标与基本原则31

2.2 ISO 2394：2015综述31

2.3 基本概念和要求32

2.3.1 风险决策32

2.3.2 备选方法32

2.3.3 ISO 2394：2015的主要特征33

2.4 关键可靠度概念34

2.4.1 决策与服役期34

2.4.2 质量管理34

2.4.3 不确定性、认知和贝叶斯概率34

2.4.4 鲁棒性或损害不敏感性35

2.4.5 分析模型35

2.4.6 基于实验模型的设计35

2.4.7 半概率设计方法36

2.4.8 基于风险的半概率设计条件36

2.4.9 半概率设计的可靠度要素37

2.4.10 文件记录37

2.5 ISO 2394：2015总结37

致谢39

参考文献39

第3章 岩土设计参数的不确定性表征40

摘要40

3.1 引言40

3.2 不确定性来源42

3.3 天然变异性42

3.4 测量误差45

3.5 转换不确定性46

3.6 波动范围50

3.7 完整岩石和岩体52

3.7.1 完整岩石的天然变异性52

3.7.2 完整岩石的测量误差57

3.7.3 完整岩石的波动范围57

3.7.4 岩体的天然变异性58

3.7.5 岩体的转换不确定性59

3.8 特定场地天然变异性的统计不确定性61

3.8.1 特定场地趋势函数的统计不确定性61

3.8.2 特定场地COV和SOF的统计不确定性61

3.9 特定场地天然变异性的贝叶斯量化66

3.10 特定场地转换模型的选择69

3.11 小结和展望69

致谢71

参考文献71

第4章 多元岩土数据的统计表征76

摘要76

4.1 引言76

4.2 相关性79

4.3 多元正态分布函数83

4.4 基于多元数据的多元正态分布函数构造85

4.4.1 CLAY/5/34585

4.4.2 CLAY/6/53589

4.5 基于二元数据的多元正态分布函数构造91

4.5.1 CLAY/7/631091

4.5.2 CLAY/10/749095

4.6 基于不完全二元数据的多元正态分布函数构造100

4.6.1 CLAY/4/BN100

4.6.2 SAND/4/BN101

4.7 基于Copula理论的多元分布函数构造102

4.7.1 Copula理论102

4.7.2 Gaussian和t Copula函数103

4.7.3 Kendall秩相关系数104

4.7.4 基于Pearson和Kendall相关系数的C估计105

4.7.5 Gaussian和t Copula函数的对比107

4.8 结论108

参考文献109

第5章 模型不确定性的统计表征112

摘要112

5.1 引言112

5.2 探索性数据分析114

5.3 数据异常值检测115

5.3.1 样本z分数法115

5.3.2 箱形图法116

5.3.3 散点图法116

5.4 M的概率模型117

5.5 模型因子随机性验证119

5.5.1 消除统计依赖性120

5.5.2 模型因子作为输入参数的函数122

5.6 可用的模型因子统计量125

5.6.1 侧向受荷刚性钻孔桩（承载能力极限状态）125

5.6.2 轴向受荷桩（承载能力极限状态）125

5.6.3 浅基础（承载能力极限状态）128

5.6.4 轴向受荷桩基础（正常使用极限状态）130

5.6.5 极限容许位移（正常使用极限状态）133

5.6.6 基于极限平衡法的边坡安全系数135

5.6.7 黏土中开挖的基坑隆起136

5.7 结论136

致谢137

参考文献137

第6章 半概率可靠度设计141

摘要141

6.1 引言141

6.2 校准方法纵览144

6.2.1 基本的荷载抗力系数设计（LRFD）144

6.2.2 扩充LRFD和多重抗力荷载系数设计（MRFD）145

6.2.3 鲁棒性LRFD （R-LRFD）148

6.2.4 总沉降的LRFD149

6.2.5 沉降差的LRFD150

6.2.6 一阶可靠度方法（FORM）151

6.2.7 基线法151

6.2.8 理解程度152

6.3 可变的变异系数问题154

6.3.1 校准案例的分项系数155

6.3.2 验证案例的实际可靠度指标155

6.4 可变的土体剖面问题156

6.5 分位值法（QVM）157

6.5.1 QVM对可变COV的鲁棒性157

6.5.2 泥砾土支撑的垫式基础158

6.6 有效随机维度161

6.6.1 重力式挡土墙163

6.7 结论164

致谢164

参考文献165

第7章 直接概率设计方法168

摘要168

7.1 引言168

7.2 应用直接概率设计方法的必要情形170

7.3 扩展可靠度设计方法173

7.3.1 蒙特卡洛模拟174

7.3.2 扩展可靠度设计方法的优点176

7.4 基于可靠度的鲁棒性岩土设计177

7.5 荷兰防洪安全新标准178

7.6 系统可靠度179

7.7 目标可靠度180

7.8 重力式挡土墙设计实例181

7.8.1 不确定性模型182

7.8.2 确定性计算模型185

7.8.3 MCS与扩展RBD方法187

7.8.4 结果分析188

7.9 结语和未来工作190

致谢190

参考文献190