建筑交通土木等相关专业之岩土可靠性理论作业

一、什么叫岩土工程?岩土工程主要包括哪些方面内容?答:岩土工程定义：1．在工程建设中有关岩石或土的利用、整治或改造的科学技术。其他的定义如2．岩土工程：是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。岩土工程是一门应用科学，是为工程建设服务的。工程建设中提出的问题就是岩土工程应该研究的课题。岩土工程学科发展方向与土木工程建设发展态势密切相关。世界土木工程建设的热点移向东亚、移向中国。中国地域辽阔，工程地质复杂。中国土木工程建设的规模、持续发展的时间、工程建设中遇到的岩土工程技术问题，都是其它国家不能相比的。3．地上、地下和水中的各类工程统称土木工程。土木工程中涉及岩石、土、地下水的部分称岩土工程。岩土工程专业是土木工程的分支，是运用工程地质学、土力学、岩石力学解决各类工程中关于岩石、土的工程技术问题的科学。按照工程建设阶段划分，工作内容可以分为：岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测、岩土工程检测。主要研究方向①城市地下空间与地下工程：以城市地下空间为主体，研究地下空间开发利用过程中的各种环境岩土工程问题，地下空间资源的合理利用策略，以及各类地下结构的设计、计算方法和地下工程的施工技术（如浅埋暗挖、盾构法、冻结法、降水排水法、沉管法、TBM法等）及其优化措施等等。②边坡与基坑工程：重点研究基坑开挖（包括基坑降水）对邻近既有建筑和环境的影响，基坑支护结构的设计计算理论和方法，基坑支护结构的优化设计和可靠度分析技术，边坡稳定分析理论以及新型支护技术的开发应用等。③地基与基础工程：重点开展地基模型及其计算方法、参数研究，地基处理新技术、新方法和检测技术的研究，建筑基础（如柱下条形基础、十字交叉基础、筏形基础、箱形基础及桩基础等）与上部结构的共同作用机理和规律研究等。4．岩土工程是土木工程的基础，土木工程包括很多像工民建、路桥、隧道、港口等等。而做这些工程首先要进行岩土工程勘察设计和施工，就是为做土木工程打基础。一般来说岩土工程是做地面以下的部分，而土木工程是地面以上的部分。岩土工程是研究岩土特性的学科，比较广泛包括地基与基础、边坡和地下工程等问题。地下工程是指地下土木工程，地下房屋、地下构筑物,地下铁道,公路隧道、水下隧道。岩土工程本身是一门综合性的学科，存在着许多的不确定性，更加需要用概率论与统计学的方法去研究和解决工程问题。5.岩土工程（Geotechnicalengineering）是土木工程学科的重要学科分支，它包括岩土工程勘察、设计、施工、试验监测和监理等方面，在我国工程建设中发挥着相当重要的作用。特别是近年来，国家大型工程建设项目不断上马，如三峡工程、西气东输工程、南水北调工程、青藏铁路工程、城市地下铁道工程、深大基坑的开挖等等，显现了岩土工程强大的发展势头。为适应我国和北京市经济建设对高级技术与管理人才的需要，要求学生掌握坚实的基础理论和系统的岩土工程专业知识，熟练计算机应用技术，具备较强的科学研究工作能力，成为岩土工程方面的高级技术和管理人才。本学科的主要研究方向包括：①城市地下空间与地下工程：以城市地下空间为主体，研究地下空间开发利用过程中的各种环境岩土工程问题，地下空间资源的合理利用策略，以及各类地下结构的设计、计算方法和地下工程的施工技术（如浅埋暗挖、盾构法、冻结法、降水排水法、沉管法、ＴＢＭ法等）及其优化措施等等。②边坡与基坑工程：重点研究基坑开挖（包括基坑降水）对邻近既有建筑和环境的影响，基坑支护结构的设计计算理论和方法，基坑支护结构的优化设计和可靠度分析技术，边坡稳定分析理论以及新型支护技术的开发应用等。③地基与基础工程：重点开展地基模型及其计算方法、参数研究，地基处理新技术、新方法和检测技术的研究，建筑基础（如柱下条形基础、十字交叉基础、筏形基础、箱形基础及桩基础等）与上部结构的共同作用机理和规律研究等。二、目前岩土可靠性理论方面有哪些参考书,它们之间有哪些区别?1.《土力学可靠性原理》高大钊编著，中国建筑工业出版社。文档简介：本书系统的介绍了土力学中可靠性理论的基本问题及其最新发展，其中包括岩土参数的统计分析、荷载和自然条件的统计分析、概率极限状态方程、土坡稳定的概率分析、地基稳定性的概率分析、变形问题的概率分析以及系统可靠性分析与优化决策。每一主要问题都附有例题以帮助读者理解原理。本书可供岩土工程技术人员、科学研究人员与教师参考，也可作为研究生的教学参考书。2.《分布在岩土工程模糊可靠性分析中的应用》华中科技大学学报(自然科学版)郑俊杰,刘勇,郭嘉.华中科技大学.岩土与地下工程研究所.湖北武汉.430074.第36卷第1O期.2008年1O月.摘要：基于概率论,给出了一种模糊可靠性指标的计算模型．选用分布区域有限的分布作为随机变量的概率分布类型，由功能函数中随机变量的相关数据确定模糊事件的“模糊临界区间”。将分布函数引入到模糊失效事件的隶属函数中，使隶属函数具有在整个定义域上光滑、曲线中心对称的特点。针对岩土工程问题中功能函数较简单的情况，推导出计算模糊事件失效概率的具体表达式。通过实例得出了竖向承载桩承载力的模糊失效概率与相应的可靠性指标．计算实例表明，本方法在进行可靠性分析中具有精度高、计算简便等优点。3.《土木工程可靠性理论及其应用》作者高谦等编著，中国建材工业出版社。内容提要：本书详细介绍了土木工程可靠性理论与分析方法，重点探讨了可靠性理论在土木工程中的应用。全书分3篇18章。第一篇：土木工程中的不确定性问题。该篇深入分析了建筑结构材料和岩土体介质的力学与变形特性的不确定性、随机特征以及统计特征，介绍了土体的空间变异性以及岩体的节理裂隙统计分析方法。第二篇：可靠性理论与分析方法。该篇针对单一失效模式、多种失效模式和复杂失效模式，系统地介绍了建筑结构构件、结构体系和土木结构复杂体系的可靠性概念、理论与方法；简要介绍了随机一模糊可靠度概念与计算方法。第三篇：可靠性理论在土木工程中的应用。该篇全面探讨了可靠性理论在土木工程中的应用研究，在此涉及桥梁结构工程、岩土边坡工程、地基工程、桩基础工程、深基坑工程、地下工程以及城市生命线工程等。本书可供结构工程、岩土工程和防灾减灾等专业的研究生和高年级本科生使用，也可供土木工程领域从事研究、设计等方面的工程技术人员参考。4.《基于可靠性理论的岩土工程反分析设计》西安建筑科技大学学报(自然科学版).2006年第2期.159-162页.共5页.作者:李早,赵树德.同济大学.土木工程学院.上海.200092.西安建筑科技大学土木工程学院.陕西西安.710055.本篇收录中文科技期刊数据库摘要：在工程技术领域以可靠性理论为基础的极限状态分析方法能够考虑设计参数的随机性，比以固定安全系数为根据的传统分析方法更为科学，由于在岩土工程中存在大量的不确定和不确知因素，应用可靠性理论解决岩土工程中的问题一直比较困难，但有很好的应用前景．参照现有成果和统计数据，提出了基于可靠性理论的岩土工程参数反分析设计基本过程和方法：建立结构体系的极限状态方程，确定反分析设计参数及其概率分布，并计算设计参数与可靠性指标β的关系，再根据建筑物安全等级或设计要求确定目标可靠性指标β^＊从而反推出设计参数．最后应用Monte-Carlo方法，说明了基于可靠性理论的刚性桩复合地基面积置换率m的设计以及土坡稳定分析中土性参数的选取。5.《地基土力学性质指标的可靠性分析与取值》作者：高大钊.同济大学学报（自然科学版）.1985年.摘要：本文在统计分析的基础上给出了地基土若干主要指标的变异特征,提出了用经验公式估计参数时分析可靠性的方法。为了进行可靠性设计,需要导得地基承载力及沉降计算的可靠性的计算方法。最后,讨论了影响可靠性估值的各种因素。6.《基于蒙特卡罗法的土坡稳定可靠度分析》重庆建筑大学学报.2001年第5期.96-99页.共4页.收录中文科技期刊数据库摘要：采用可靠度分析的蒙特卡罗法，对土坡稳定可靠度进行了分析，并以工程事例为例，讨论了计算模型以及土性参数的均值和变异系数对可靠指标的不同影响，并对可靠指标和安全系数度量土坡稳定的合理性进行了一定的比较7.《岩土力学反演问题的随机理论与方法》作者：孙钧.同济大学岩土工程研究所摘要：本文扼要介绍了岩土力学反演问题的随机理论与方法。研究工作主要包括:岩土力学反演分析的系统建模原理与方法、岩土体变形随机预报及采用扩张Kalman滤波器有限元法反分析岩土介质非确定性非线性动态响应等三个方面的问题。并对这一子学科研究的前景,谈了一点认识。8.《岩土工程非确定性反分析研究动态》高玮,郑颖人等。后勤工程学院土木工程系重庆400016后勤工程学院土木工程系重庆400016地下空间2000年02期摘要：本文在对目前已提出的几种非确定性反分析方法简单介绍的基础上,对它们进行了初步评论,最后对非确定性反分析的发展前景做了一些展望。9.《岩土工程随机反演分析及工程应用》陈斌.学位论文.2001年.河海大学.摘要：本文针对岩土工程反分析中使用的传统贝叶斯法中存在的缺陷，提出了扩展贝叶斯法，从概率论和数理统计的原理出发，建立了基于决策信息论中AIC准则和最大熵准则的岩土工程随机反演的准则函数，解决了传统贝叶斯法的观测信息与先验信息的匹配问题，并从形式上完成了目前常用的最小二乘法、最大似然法及传统贝叶斯法准则函数的统一，并可由观测数据的质量和数量进行预测模型的辨识。论文应用最大熵原理推导了最大似然法和传统贝叶斯法的准则函数，从信息论的角度为这两种反演分析方法的发展开拓了更广阔的应用空间。论文以能较好模拟土石坝非线性力学行为的Duncan-ChangE-B模型为基础，通过引入应力空间下的自然坐标系，分解应力球量与应力偏量，从而导出一个在有限元计算中，位移对参数偏导数的闭合形式公式。并提出了在参数敏感性分析中应考虑位移值的影响，建议采用位移加权的方法来解决这一问题。论文采用面向对象的软件PowerBuilder作为开发平台，运用动态链接库的原理，建立了一套面向对象的反演分析法，定义了对象类之间的关系，确立了有限元的消息流，使程序的界面更加友好，程序操作更为直观。所建立的计算模型和分析方法，通过了数值算例的验证，并成功地应用于小浪底水利枢纽工程安全监控系统中。从而也表明本文提出的模型和分析方法基础可靠、仿真性强，具有广阔的应用前景。10.《地基工程可靠性设计原理与应用》丁继辉，梁金国，张建平等著。本书系统地介绍了地基基础工程中可靠性设计的基本原理和计算方法，并提供了相应的计算程序。与前两本书的区别在于给出了典型算例及其主要程序界面和源程序代码。地基承载力可靠度分析程序采用VisualBasic6.0编写，地基变形可靠度分析程序采用Fortran语言编写。一、为什么要对土体进行工程分类，土体工程分类方法是什么？可以分为几大类，它们之间区别？答：对土体进行工程分类目的是为了人们有可能根据同类土已知的性质去评价其使用性能，或为工程师提供一个可采用的描述与评价土的方法。由于各类工程的特点不同，分类依据的侧重面也就不同，因而形成了服务于不同工程类型的分类体系。对同样的土如果采用不同的规范分类，定出的土名可能会有差别，因此在对土进行分类时必须充分注意这个问题。土体工程分类主要是按粒径大小进行分类，可以分为碎石土、砂土、细粒土和特殊土。它们之间区别主要是粒径比例不同，而特殊土则是具有特殊的工程性质的土。碎石土是指粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%的土，按颗粒级配和颗粒形状可进一步划分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。砂土是指粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50%的土。按颗粒级配，砂土可进一步划分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%的土属于细粒土，按塑性指数，细粒土可再划分为粉土和粘性土两大类，粘性土可再进一步划分为粉质粘土和