隨機場理論在港口工程和海洋工程地基可靠度中的應用.pdf

1、可靠度理論是一種先進的設計理論，目前已經(jīng)在結(jié)構(gòu)工程安全評估中得到廣泛應用，而將可靠度理論引入巖土工程穩(wěn)定性分析目前還在探索中，其主要障礙在于由工程勘察獲得的土性指標的點方差過大，使計算的土工結(jié)構(gòu)物（邊坡、結(jié)構(gòu)物地基基礎和擋土結(jié)構(gòu)等）的失效概率過大，與結(jié)構(gòu)物的實際安全程度不相符。失效概率計算結(jié)果與設計經(jīng)驗的差距使人們一度對可靠度理論能否應用于巖土工程設計產(chǎn)生懷疑。
　　采用隨機場理論，通過考慮土體的空間相關性來探求土體物理力學指標的

2、真方差，用其代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點方差，使計算的土工結(jié)構(gòu)物的失效概率在合理的范圍內(nèi)，這是建立巖土工程可靠度分析的關鍵性問題。由于建立隨機場模型需要大量的相對比較均勻的土性資料，而積累這種數(shù)據(jù)的難度較大，費用較高，因此目前國內(nèi)外關于這個問題的研究進展緩慢。
　　隨著我國沿海地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，許多海港碼頭和經(jīng)濟開發(fā)區(qū)都建在新近圍海造陸形成的陸域。由于這些區(qū)域的開發(fā)時間比較集中，工程勘察比較密集，容易匯集大量的土層物理力學指標，因而具備了建立地

3、基土性隨機場模型的有利條件，為在土工結(jié)構(gòu)物設計中采用可靠度理論打下了基礎。本文針對天津濱海新區(qū)新近圍海造陸區(qū)域的粘性土坡和地基，采用理論研究、現(xiàn)場試驗和計算統(tǒng)計分析等手段相結(jié)合的方式，對土性指標的隨機場特性進行了比較系統(tǒng)的研究，并討論了其在港工地基和海洋工程結(jié)構(gòu)物地基可靠度分析中的應用。對其可靠度問題進行了研究，得到了規(guī)律性較好的研究成果，使之能夠方便的應用于工程實踐。本文的主要研究成果和創(chuàng)新點如下：
　?。?）為建立天津濱海新區(qū)

4、新近圍海造陸區(qū)域土體物理力學性質(zhì)的空間隨機場特性，采用了現(xiàn)場鉆孔取樣、靜力觸探等方法獲取了大量的描述土體物理力學性質(zhì)的參數(shù)。
　?。?）將隨機場理論應用于土性指標統(tǒng)計中，發(fā)展了既能考慮土體互相關性又能考慮自相關性的土性指標統(tǒng)計方法，使得計算結(jié)果更合理。
　?。?）對應用完全不相關距離求解折減函數(shù)的計算方法做出了改進，不但理論上有所突破，而且計算方法更為簡潔。
　?。?）根據(jù)提出的土性指標統(tǒng)計方法，對依托工程的土性指標按

5、隨機場理論進行了分析，得到了依托工程的土性指標相關距離、完全不相關距離和方差折減函數(shù)值。
　?。?）對不同土性的折減函數(shù)計算結(jié)果進行分析，得到了方差折減函數(shù)的變化規(guī)律，實際工程中ω/b值對應的折減函數(shù)值可通過本文得到的折減函數(shù)變化規(guī)律插值計算，使隨機場理論更方便的應用于實際工程的可靠度分析。
　?。?）針對港口工程中最常見的岸坡穩(wěn)定問題、地基承載力問題，建立了極限狀態(tài)方程，應用本文提出的方差折減方法編程計算了大量工程的失效概

6、率，與直接應用可靠度理論計算的結(jié)果及定值設計法的安全系數(shù)進行對比，發(fā)現(xiàn)折減后的結(jié)果更符合實際。這些工程算例對應的可靠指標值將為以后相應規(guī)范的制定提供依據(jù)。
　?。?）港工地基規(guī)范中采用地基土的固結(jié)不排水強度（CU）評價地基可靠性，只能評價正常運營狀態(tài)的地基可靠性，對于施工期地基穩(wěn)定性應采用不固結(jié)不排水強度（UU）來評價，本文在這方面進行了有益的探討。
　?。?）目前海洋工程中地基可靠度研究較少。本文以溫度應力作用下海底管線穩(wěn)