巖土工程學(xué)報(bào)論文模板(編輯修改稿)
2025-08-30 12:27 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 出一種計(jì)算可靠性指標(biāo)的迭代方法，其與標(biāo)準(zhǔn)化變量一起使用，計(jì)算較為方便[9]。若(i = 1,2,…,m)為某一變量，且該變量的均值為，標(biāo)準(zhǔn)差為，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化變量由下式給出： 。 (15)該標(biāo)準(zhǔn)化變量具有均值為0和標(biāo)準(zhǔn)差為1的特性，此時(shí)狀態(tài)方程可表示為 。 (16)Fiessler計(jì)算法的步驟見(jiàn)文獻(xiàn)[9]。高階段充填體可靠性分析的狀態(tài)函數(shù)比較復(fù)雜，對(duì)內(nèi)摩擦角變量求導(dǎo)困難，用Fissler法求解可靠性指標(biāo)存在一定的局限性?；煦鐑?yōu)化（Chaos Optimization）利用混沌具有初始值敏感性、內(nèi)在隨機(jī)性及遍歷性等特性[10]，把混沌變量映射到待尋優(yōu)的變量區(qū)間，采用混沌變量搜索，不用求解狀態(tài)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，在全局尋優(yōu)過(guò)程中有較高的搜索效率[11]。為此本文采用混沌優(yōu)化與Fiessler法相結(jié)合計(jì)算可靠性指標(biāo)。計(jì)算步驟如下：(1) 建立狀態(tài)方程；(2) 根據(jù)式（15），把隨機(jī)變量變成標(biāo)準(zhǔn)化變量，狀態(tài)方程為；(3) 采用混沌優(yōu)化方法，得出標(biāo)準(zhǔn)化變量，使?jié)M足。具體步驟如下：(a) 設(shè)混沌優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)化變量有m個(gè)，任意設(shè)定m個(gè)[0, 1]區(qū)間相異的初值(i = 1,2,…,m)，代入Logistic迭代方程。，(17)得到m個(gè)不同軌跡的混沌變量，置N為一較大的整數(shù)。式（17）中，u為控制參量，u=4時(shí)，Logistic映射為[0,1]區(qū)間的滿映射，且系統(tǒng)處于完全混沌狀態(tài)。(b) 標(biāo)準(zhǔn)化變量的取值空間為[1，1]，根據(jù) ， (18)將混沌變量映射到其取值空間。(c) 采用混沌變量()進(jìn)行迭代搜索，并計(jì)算每一步迭代的值（設(shè)其為F，第一步迭代）。(d) 如果，置，轉(zhuǎn)（c）步，繼續(xù)進(jìn)行迭代；如果，放棄，轉(zhuǎn)（c）步，繼續(xù)迭代。(e) 如果達(dá)到規(guī)定精度，計(jì)算結(jié)束；如果迭代到一定的次數(shù)后，保持不變，把作為當(dāng)前次優(yōu)解，將模擬退火策略引入混沌動(dòng)力學(xué)[12]： ， (19) ， (20)式中 δ為y(k)的衰減因子；、為調(diào)節(jié)參數(shù)。(f) 與步驟c～d相同，采用混沌變量進(jìn)行迭代，同時(shí)加入k循環(huán)，并逐步縮小搜索區(qū)域。找到目標(biāo)函數(shù)的最小值即為滿足的全局最優(yōu)解，并記下此時(shí)的值。(4) 根據(jù)值，用 (21)計(jì)算可靠性指標(biāo)。根據(jù)以上步驟，編制了Matlab計(jì)算程序。為了檢驗(yàn)上述算法的準(zhǔn)確性，分析如下算例[9]：設(shè)系統(tǒng)狀態(tài)方程，式中：XX2對(duì)應(yīng)、c = 50 kN/m2，XX2的均值分別為100 kPa和35186。，標(biāo)準(zhǔn)差分別為20 kPa和5186。，采用Fissler法得出系統(tǒng)可靠性指標(biāo)= ，用本文方法計(jì)算可靠性指標(biāo)=（計(jì)算中N = 400，k = 150，δ= ，y(0)= ，= ，= ，F(xiàn)min= ）。以上分析可見(jiàn)，采用Fissler法與混沌優(yōu)化相結(jié)合方法求解可靠性指標(biāo)不用得出狀態(tài)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，而是直接用混沌變量搜索最優(yōu)解，適合于復(fù)雜函數(shù)求解可靠性指標(biāo)。該方法的缺點(diǎn)是迭代次數(shù)較多，但借助計(jì)算機(jī)可以很方便地求解，而且編程比較方便。表1 不同配比充填體力學(xué)參數(shù)Table 1 Mechanical parameters of backfill with different tailingcement ratios試驗(yàn)地點(diǎn)配比試塊容重/(gcm3)抗壓強(qiáng)度/MPa粘結(jié)力/kPa內(nèi)摩擦角/度各試塊值均值標(biāo)準(zhǔn)差均值標(biāo)準(zhǔn)差均值標(biāo)準(zhǔn)差室內(nèi)試驗(yàn)1∶4, , , , , 2801∶8, , , , , 1711∶10, , , , , 1431∶12, , , , , 105充填采場(chǎng)1∶4, , , , , , , 1∶10, , , , , , , 3 高階段充填體可靠性分析 充填體強(qiáng)度試驗(yàn)與合理可靠性指標(biāo)實(shí)踐表明，采場(chǎng)原位充填體強(qiáng)度與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)強(qiáng)度存在差異[1315]。為了研究充填體強(qiáng)度特征，用安慶銅礦分級(jí)尾砂與325號(hào)普通硅酸鹽水泥在實(shí)驗(yàn)室配制了1∶1∶1∶10和1∶12試塊各1組（每組6塊），所配制試塊的濃度與采場(chǎng)充填濃度一致（為74%）。在標(biāo)準(zhǔn)恒溫養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28 d后，進(jìn)行了充填試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，每組試塊重復(fù)試驗(yàn)6次，并計(jì)算各組試驗(yàn)的均值與標(biāo)準(zhǔn)差，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。同時(shí)，在安慶銅礦3號(hào)礦房，對(duì)已充入采場(chǎng)尚未凝固的充填體取樣，放入試模澆注，在井下養(yǎng)護(hù)28 d后，測(cè)試其抗壓強(qiáng)度。由于高階段采場(chǎng)取樣困難，僅在有巷道進(jìn)入的地點(diǎn)取了兩組樣品，配比1∶4和1∶10的充填體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果亦列在表1。從表1可看出：充填料漿充到采場(chǎng)后，在脫水過(guò)程中，由于少部分水泥
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