苗 雨, 丁琪皓, 陈 浙, 郑俊杰, 李继能

(1.华中科技大学 土木工程与力学学院,湖北 武汉 430074; 2.武汉华中科大土木工程检测中心,湖北 武汉 430074)

0 引言

工程经验表明,土体参数即使在同质层中也会表现出显著差异。这种不确定性在传统的计算中经常会被忽略,而采用均值代替。在大多数情况下,这种处理方法并不准确甚至是错误的。因此如何正确地模拟土体参数的空间变异性是一个富有挑战性的问题。

随机场理论为土体空间变异性的模拟提供了有效途径。目前关于随机场模拟分析方面的文献较多,如Vanmarcke等[1]提出随机场模型,视土层为统计均匀的前提下,运用方差、方差折减函数、相关函数和波动范围等随机场的数字特征来描述土性参数的空间分布。Griffiths等[2-4]将蒙特卡罗法(MCS)用于随机场分析中,对比考虑空间变异性后结构的失效概率变化。吴振君等[5]将随机场模拟和区域化变量理论的Kriging 方法结合,建立约束随机场。闫澍旺等[6]研究了随机场方差折减函数的确定原则,并通过算例说明了折减原则的合理性。史良胜等[7]研究了Karhunen-Loeve(KL)展开在土性参数随机场模拟中的应用。Shinozuka等[8-9]比较了SRM与KL方法在随机场离散中的优劣,证明在相关距离较短时KL方法收敛难度较大。尽管上述方法在岩土工程随机场分析中得到了一定的应用,但仍然存在很多不足。如方差折减法需要大量数据确定其折减函数。MCS方法需要更大数量级的样本数量和计算时间,计算代价过大。KL方法需要解决Fredholm积分方程问题。……