小样本条件下基于Bootstrap方法的边坡非概率可靠度分析.pdf
《小样本条件下基于Bootstrap方法的边坡非概率可靠度分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《小样本条件下基于Bootstrap方法的边坡非概率可靠度分析.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷第 期 年 月土木工程与管理学报 .:./.收稿日期:修回日期:作者简介:舒苏荀()女湖北黄冈人博士讲师研究方向为岩土稳定分析与数值模拟(:.)基金项目:国家自然科学基金()武汉工程大学科学基金()小样本条件下基于 方法的边坡非概率可靠度分析舒苏荀 张东升 潘天久 钱家骏 陈训龙(.武汉工程大学 土木工程与建筑学院 湖北 武汉.武汉长江新城管理委员会 湖北 武汉.中冶南方工程技术有限公司 湖北 武汉.深圳市乾行达科技有限公司 广东 深圳)摘 要:针对小样本条件下边坡可靠度分析所面临的岩土参数统计特征不确定性问题提出一种基于 抽样的边坡非概率可靠度分析方法 依据有限的岩土参数样本数据无需假
2、设具体的概率分布形式利用 方法生成大样本并确定用于非概率可靠度分析的参数取值区间再基于区间数学理论和极限平衡法计算边坡功能函数的值域最后根据非概率可靠性理论分析边坡的稳定性 研究表明:该方法在小样本条件下具有可行性采用 方法对岩土参数进行抽样时建议取生成样本的第.或第 百分位数作为参数的取值区间不同 方法得到的边坡非概率可靠度之间的差异受边坡容许安全系数的影响当样本容量达到一定数值时边坡的非概率可靠度趋于稳定关键词:边坡 非概率可靠度 方法 小样本 区间数学中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.):.第 期舒苏荀等:小样本条件下基于 方法的边坡非概率可靠度分析 .:边坡的稳定性分析与评估是
3、岩土工程的一个重要研究方向 基于概率论的可靠度分析方法可以考虑各影响因素的不确定性给出边坡发生失稳的概率水平能够更真实地评价边坡的安全性在边坡工程中得到了广泛应用 开展边坡可靠度分析的前提是能够获取岩土参数的概率分布形式和特征参数然而在实际的岩土勘察过程中受限于现场条件和经济因素某些情况下岩土体的取样数目不足(即所谓的小样本)据此得到的岩土参数统计特征可能难以确定或者并不唯一即使得到岩土参数唯一的概率分布类型及特征参数也与其真实值存在一定的概率偏差岩土参数统计特征的这种不确定性影响边坡可靠度的计算结果一些研究将以区间模型或椭球模型为基础的非概率可靠度方法引入边坡稳定性分析中该方法依据参数的分布
4、范围无需具体概率分布特征即可通过较少的计算工作量(相对于传统的可靠度方法而言)得到考虑参数不确定性的边坡稳定性评价结果 使用此种方法时边坡非概率可靠度指标与参数的取值区间直接相关因而如何确定参数的取值区间极为关键 当前研究主要通过以下途径获取参数的取值区间:()由岩土工程勘察得到的参数样本数据的最小和最大数值归纳整理()根据样本数据的均值、变异系数和标准差等统计特征参数在均值左右一定范围内进行估算()将岩土力学参数视为模糊数对其取不同水平的模糊截集得到相应的区间但对于取样数量不足的小样本条件由于信息匮乏有时并不能采用上述方法获取参数的取值区间即使能够获取得到的取值区间也随样本的变化存在较大波动
5、性 方法是一种适用于将小样本转化为大样本的抽样估计方法其基本思想是通过对原始样本进行大量有放回的随机重抽样生成多组与原始样本等容量的新样本从而构成大样本数据 该方法能够充分挖掘原始样本所携带的总体信息无需对参数的实际分布作任何假设可用于模拟岩土参数的统计不确定性本文将 方法和基于区间模型的非概率可靠度方法相结合提出一种可用于小样本条件的边坡非概率可靠度分析方法通过算例分析验证该方法的可行性并研究不同的 方法不同的参数取值区间获取方法不同的原始样本容量等因素对边坡非概率可靠度指标的影响 方法 年美国斯坦福大学 教授提出一种统计抽样方法 法(下文称为传统方法)经过 余年的发展该方法的技术理论不断发
6、展完善应用领域逐渐扩展到计算机、医学、土木水利、金融、机械、心理学等多个行业方向.传统 方法对于随机变量 的 个原生样本数据每次从中随机抽取一个作为新样本里的数据经过 次有放回的随机抽样可以得到一组新样本原理如图 所示 重复上述步骤 次即可得到 组新样本其中每组样本均含有 个数据 以这些新样本组成随机变量 的样本使样本容量由 扩大到 XYx1x2x3x4xny1y2y3y4yn图 抽样产生一组新样本该方法原理简单易操作但存在不足之处:()由于新样本的数据是从原生样本中直接抽取的新样本与原生样本存在一定的相似性当样本容量较小时相似性更为明显 方法产生的样本与参数的真实分布情况存在偏差()对于实际
7、为连续分布的随机变量此种方法抽样得到的是一些断续的数据点无法获得原生样本数据点 之 外 的 信 息 所 模 拟 的 参 数 分 布 不 连续.改进的 方法为弥补传统方法的不足国内外学者提出了一些改进的 方法 此处选取其中较有 土木工程与管理学报 年代表性的三种方法进行介绍并用于后文的算例分析改进方法一:刘健等将随机变量 的原生样本数据按从小到大的顺序重新排列并编号记为再依据式()构造 个子区间每一次都在 个子区间内各随机生成一个数据并由这 个数据组成一组新样本经过 次操作后得到 组新样本样本总容量为 ()式中:参数 的取值不小于 当样本容量 的取值小于 时参数 的取值可适当放大改进方法二:孙慧
8、玲等将随机变量 的 个原生样本数据等分为 个样本容量均为()的子样本 在每个子样本内部将数据按从小到大的顺序重新排列并根据式()构造个子区间然后在第一个和最后一个子区间内各随机生成一个数据将这两个数据添加到该子样本中使子样本容量由 变为 总样本容量由 增加到 然后以这 个数据作为初始样本由传统 方法进行 次抽样最终随机变量 的样本容量变为()()式中:为第()个子样本中的 个数据改进方法三:陈昌富等先采用传统 方法产生随机变量 的 组样本 用 表示第()组样本里的第()个数据选出这一组样本中数值比 小以及数值比 大的数据分别组成集合 和 并定义参数 和 为:()()式中:表示集合 中的最小值表
9、示集合 中的最大值由式()构成 的一个抽样区间:()()()式中:参数 ./(/)其中 的取值在之间在上述抽样区间中根据式()的概率分布函数产生 的一个新样本点 以其替换()()()()时功能函数值的最小值 此时边坡处于稳定状态当非概率可靠度指标 时功能函数值的最大值 或 1 时黏聚力取值区间左端点有一部分比例接近.内摩擦角取值区间左端点有一部分比例接近 这是因为原始样本数据中黏聚力最小值.和内摩擦角最小值 均出现了两次造成了改进 方法生成的抽样样本在该表 黏聚力的取值区间样本容量改进 方法不同方案得到的参数取值区间/全范围平均值.百分位数 百分位数.百分位数 百分位数方法一.方法二.方法三.
10、方法一.方法二.方法三.方法一.方法二.方法三.方法一.方法二.方法三.方法一.方法二.方法三.数据点附近有一定程度的集中可见原始样本中的数据分布会影响改进 方法的抽样结果考虑容许安全系数 取值分别为.和.的情况根据抗剪强度参数的取值区间由式()计算边坡功能函数的值域再由式()计算边坡的非概率可靠度指标结果如图 所示 为验证计算结果的正确性同时还利用极限平衡法计算所有抽样样本对应的安全系数并由蒙特卡罗法得到对应的失效概率结果见表 第 期舒苏荀等:小样本条件下基于 方法的边坡非概率可靠度分析表 内摩擦角的取值区间样本容量改进 方法不同方案得到的参数取值区间/()全范围平均值.百分位数 百分位数.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 小样 条件下 基于 Bootstrap 方法 边坡非 概率 可靠 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。