時間：2022-09-01 16:43:53
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完善的監(jiān)理管理制度是落實電力工程監(jiān)理管理的前提條件，因此電力企業(yè)要根據(jù)電力工程的實際特點完善安全監(jiān)理制度。由于電力工程建設監(jiān)理單位對相關法律法規(guī)認識不深，這在很大程度上制約了監(jiān)理制度的發(fā)展，工程監(jiān)理也難以與國際接軌。因此，為了有效發(fā)揮監(jiān)理單位的作用，應通過完善工程監(jiān)理法律法規(guī)體系來促進監(jiān)理行業(yè)的發(fā)展，使監(jiān)理單位在電力工程建設中發(fā)揮重要作用。在工程監(jiān)理法律法規(guī)體系中，應明確規(guī)定監(jiān)理單位的責任和義務，包括:第一，監(jiān)理單位需要對電力工程建設的質(zhì)量、安全、成本、施工進度進行控制，進行工程建設信息和合同管理，積極協(xié)調(diào)相關單位間的工作關系。第二，明確電力工程監(jiān)理的工作范圍，包括設計方案討論;檢查施工圖方案;參與對承包商的招標評標;參與施工圖交底、組織圖紙會審;檢查施工現(xiàn)場原材料及構件數(shù)目及質(zhì)量等。第三，監(jiān)理單位必須與業(yè)主簽訂監(jiān)理合同，合同內(nèi)容應包括監(jiān)理工作范圍，雙方權利、義務和責任，合同必須按照《火力發(fā)電、輸變電工程監(jiān)理招標程序及招標文件范本》的相關規(guī)定，雙方必須嚴格執(zhí)行合同內(nèi)容。第四，實行總監(jiān)理師負責制，設立由專業(yè)監(jiān)理工程師、總監(jiān)理師及其他監(jiān)理人員組成的監(jiān)理機構，在施工現(xiàn)場設立監(jiān)理機構，并配備相應的監(jiān)理人員，各自履行自己的監(jiān)理職責，由總監(jiān)理師相關指令，總監(jiān)理師有一定的授權范圍，有權終止工程建設單位合同。
2電力企業(yè)應加強員工安全施工培訓
安全管理監(jiān)督管理體系的建立和設備定期的維修，在很大程度上可以提高變電站的運行安全。在變電站的電力設備操作過程中，存在較大的危險，尤其是在變電運行的過程中，需要大量的工作人員對設備進行操作，如果工作人員在操作過程中，安全意識不高，違規(guī)操作或者在操作的過程中發(fā)生失誤，就有可能造成嚴重的后果，不僅有可能造成無法挽回的損失，更有甚者會造成人員傷亡。因此，電力企業(yè)要加強對員工安全施工的培訓。同時，在變電站安全運行管理中，工作人員的文化素質(zhì)及道德水平在很大程度上影響著電力工程的建設質(zhì)量，加強對工作人員的培訓工作，既要加強安全知識技能的學習，也要加強安全管理和相關法律法規(guī)知識的學習。通過制定績效考核制度充分調(diào)動監(jiān)理人員學習的積極性和主動性，只有提高了工作人員的文化素質(zhì)，工作人員才能做好電力工程監(jiān)督管理工作。對于高空作業(yè)的工作人員，必須要求持證上崗，加強對工作人員的知識教育，給予業(yè)主和施工單位更多的專業(yè)指導，做到“三控、兩管、一協(xié)調(diào)”的管理，提高電力工程質(zhì)量。在電力工程建設中，只有工作人員的業(yè)務技能得到提升，同時具備相應的法律道德觀念，才能促進電力工程建設活動的順利開展。通過對電力工程建設實行全過程的動態(tài)管理，充分發(fā)揮監(jiān)督管理的作用，以促進電力工程建設持續(xù)、穩(wěn)定地發(fā)展，提高電力安全監(jiān)督的可靠性。
3加強電力安全監(jiān)督隊伍的建設
面對當前電力企業(yè)存在的問題，要順應時代的發(fā)展，充分利用科學技術和法律對電力進行有效的監(jiān)督。電力企業(yè)首先就要建立一支高效的監(jiān)督隊伍，定期對監(jiān)督人員進行培訓，使監(jiān)督人員通過培訓不斷提高監(jiān)管知識，熟練掌握和運用國家關于安全生產(chǎn)方面的法律法規(guī)，提高監(jiān)管人員的綜合素質(zhì)。同時，為了提高監(jiān)管人員在執(zhí)法中的工作效率和提高監(jiān)管人員的事故調(diào)查能力，要求監(jiān)督人員具備對特殊事故的應急處理能力。只有建設起高素質(zhì)的監(jiān)督管理隊伍，才能實現(xiàn)電力企業(yè)安全監(jiān)督的可靠性。其次，電力企業(yè)還要明確劃分安全檢查的主要任務。電力企業(yè)電力安全監(jiān)督的主要任務，就是徹底解決變電站運行過程中的熱點問題和突發(fā)事件，把電網(wǎng)和電力供應安全作為電力企業(yè)安全監(jiān)督的核心，及時了解安全生產(chǎn)的動態(tài)，掌握電力生產(chǎn)過程中發(fā)生的新問題，并根據(jù)問題的實際情況，制定相關的解決方案。再次，電力企業(yè)還要提高變電作業(yè)的風險意識。安全監(jiān)察工作就是對風險進行管理，在傳統(tǒng)變電作業(yè)中，缺乏風險防范意識，這種傳統(tǒng)的方式已經(jīng)不能滿足當下社會主義經(jīng)濟建設對安全作業(yè)的要求，因此，要求電力企業(yè)對變電作業(yè)風險管理工作引起重視，建立完善的風險控制體系，將變電作業(yè)的風險降到最低。
4結(jié)語
相關的從業(yè)工程技術人員也經(jīng)歷了以經(jīng)驗為主的安全系數(shù)法的舊規(guī)范到基于可靠度理論的極限狀態(tài)法設計的新規(guī)范的“轉(zhuǎn)軌”。新近入行的技術人員不必“轉(zhuǎn)軌”，直接采用新規(guī)范，但新規(guī)范的基礎———可靠度理論，只在極少數(shù)大學開設，這造成了理論與實踐的脫節(jié)，學生從業(yè)后對規(guī)范理解不夠深入和透徹面對規(guī)范的“轉(zhuǎn)軌”，我校的相應教學還沒跟上，作為規(guī)范的核心內(nèi)容工程結(jié)構可靠度原理在本科階段是不學的。事實上，為了方便學生以后從事土木工程，需要在本科生階段就進行教學，可以在本科生高年級開設。目前只在研究生階段學習，除了了解基于可靠度的規(guī)范外，也為學生科研提供了新方法，開拓了視野。
二、《工程結(jié)構可靠度》教學體系探討
《工程結(jié)構可靠度》教學體系，應包括可靠度分析的基本方法，可靠度方法在不同地區(qū)、不同行業(yè)的實施情況，即規(guī)范，可靠度研究的進展情況，讓學生對可靠度在土木行業(yè)的應用和研究有較深入的理解，為學生的研究開闊視野。具體分析有以下幾點。
1.教學目的。《結(jié)構可靠度分析》是為土木研究生開設的課程。本課程主要介紹結(jié)構分析中的可靠度理論、方法和應用。目前我國工程結(jié)構設計，已從傳統(tǒng)的安全系數(shù)的方法轉(zhuǎn)變?yōu)榛诳煽慷壤碚摰臓顟B(tài)設計方法。傳統(tǒng)的設計方法沒有充分考慮設計參數(shù)的不確定性，而可靠度理論則較充分地考慮了參數(shù)的隨機變異性，廣義可靠度則還能進一步考慮模糊不確定性和未確知性，是結(jié)構設計理論與實踐發(fā)展的必然方向。課程目的是通過教學讓學生學會從隨機概率分析的角度來處理力學和結(jié)構問題。
2.教學內(nèi)容選擇。工程結(jié)構可靠度教學采用的教材是《工程結(jié)構可靠性設計原理》，參考教材是《結(jié)構可靠度理論》，內(nèi)容包括：工程結(jié)構可靠度研究歷史簡介，傳統(tǒng)設計方法和半概率設計方法，中心點法———次二階矩理論之一，驗算點法———次二階矩理論之二，荷載及抗力的統(tǒng)計分析，近似概率法的應用，材料性能的質(zhì)量要求和控制，以及工程結(jié)構可靠度理論發(fā)展中的幾個問題。本課程學習的重點是一次二階矩理論、概率極限設計實用表達式和結(jié)構體系可靠度。由于是研究生課程，在講授時增加了結(jié)構的穩(wěn)健性與抗倒塌設計，既有結(jié)構可靠性評估，又有巖土工程可靠度等內(nèi)容，為學生科研提供參考。
3.教學方法。當今教育注重知識講授與能力培養(yǎng)的統(tǒng)一。知識是能力的基礎，能力是已獲知識應用的手段和體現(xiàn)。
（1）在課堂教學方法上，采用小班教學，課堂教學方式相對比較靈活。根據(jù)教學內(nèi)容的不同可采用講解、回答問題、討論、自學等多種教學方式。
（2）將多種教學手段引入教學體系。除常規(guī)教學手段外，還可采用多媒體技術，比如ppt、視頻、動畫，以形象直觀地展示教學內(nèi)容，使學生理解更加容易，另外，由于土木工程的普遍性，還可以采用帶學生現(xiàn)場參觀的形式，拉近課堂與現(xiàn)實的距離。這些教學表現(xiàn)形式的多樣化，大大提高了教學效率和質(zhì)量。
（3）提升學生的科研意識。課堂上重視科研現(xiàn)狀和科研前沿的介紹，讓學生了解相關方面的研究情況。
4.重視應用網(wǎng)絡。在互連網(wǎng)發(fā)達的今天，學生上網(wǎng)幾乎成了習慣。充分利用這個條件，讓學生從網(wǎng)上搜集資料，自己了解和解決一些對他們相對有難度的問題。培養(yǎng)學生搜集、查閱資料、綜合資料的基本科研能力。
5.提高教師素質(zhì)。教師的素質(zhì)直接關系著教學的質(zhì)量和效果。深厚的基礎理論和廣博的專業(yè)知識，一定的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，相當?shù)目茖W研究能力，是對現(xiàn)代大學教師的時代要求。教師須注重調(diào)整知識結(jié)構體系，努力學習新技術，才能保證在教學中有效地提高講授的質(zhì)量，較好地提升學生的工程意識和科研意識。當然，作為教師的一般素質(zhì)要求的提升也不可懈怠，比如表達能力、與學生互動的能力、敏感捕捉學生疑惑點的能力等。教師自身素質(zhì)的提升，是保證土木《工程結(jié)構可靠度》良好教學效果的動力和源泉。
三、《工程結(jié)構可靠度》教學實踐總結(jié)
結(jié)合教學實踐，下面是對《工程結(jié)構可靠度》的教學實踐總結(jié)。
1.精心組織教學，全力保證教學質(zhì)量。在學生掌握結(jié)構可靠度教學目的的基礎上，讓學生學會如何把結(jié)構可靠度用于自己的研究領域；利用多樣化的教學手段，培養(yǎng)學生理解、解決實際問題的能力。
2.拓展課堂教學，開展多層次多種形式的教學活動。對于可靠度相關的概率、數(shù)理統(tǒng)計、隨機振動等數(shù)學知識，采用重點講解與學生自主學習相結(jié)合，對于規(guī)范現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，科研現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，在課堂講解時穿行，開設與教學內(nèi)容相關的專題講座，開拓學生的視野，對可靠度有較深入的了解。結(jié)果表明：通過學習拓展、前沿講解和專題講座，學生鞏固了所學知識，開闊了視野，豐富了結(jié)構可靠度的教學內(nèi)容。
3.結(jié)合科研與實際工程，提升教師素質(zhì)。做好科研課題，積極參加實際工程，可以有效提升教師的素質(zhì)。做好科研，才能把握土木結(jié)構可靠度的快速發(fā)展，及時調(diào)整知識結(jié)構，拓展知識面，了解新技術和新方法。積極參加實際工程，才能提高動手能力，增強工程素質(zhì)。實踐表明：通過將科研和工程實踐成果引入教學，能深入淺出，避免紙上談兵，有效增強教學效果。
關鍵詞：邊坡穩(wěn)定性；可靠度
中圖分類號： U213 文獻標識碼： A
1、邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
邊坡的穩(wěn)定性分析是巖土工程的重要研究課題之一，近一百年來，許多學者致力于這一工作，因此邊坡穩(wěn)定分析的內(nèi)容十分豐富。
邊坡穩(wěn)定性分析方法很多，如:各種極限平衡條分法，有限元法，極限分析法，邊界元法等。但是，各種邊坡穩(wěn)定分析的定值法存在一個共同的缺點，即沒有考慮邊坡工程中存在的不確定性，這就造成了一些邊坡的安全系數(shù)大于臨界安全系數(shù)，可事實上還是發(fā)生破壞的現(xiàn)象。那么，要想正確分析邊坡的穩(wěn)定性，必須考慮邊坡工程中存在的種種不確定性。對于邊坡工程而言，土層剖面與邊界條件的不確定性；現(xiàn)場與實驗室測定的巖土性質(zhì)指標的不確定性；土的性質(zhì)的天然可變性；勘探取樣方法與試驗方法的誤差；試驗數(shù)量與勘探數(shù)量的不足；外加荷載大小與分布的不確定性；計算模式的不確定性等都可造成邊坡穩(wěn)定分析結(jié)果的誤差。因此，必須進行邊坡穩(wěn)定的可靠度分析。
2、可靠度方法研究現(xiàn)狀
可靠度理論萌芽于第二次世界大戰(zhàn)期間并在戰(zhàn)后得到完善與發(fā)展。二戰(zhàn)期間由于軍事的上的需要，德國在研究飛彈失靈及美國在電子元件失效的問題上，均引用了“概率理論和數(shù)理統(tǒng)計”的方法。這些圍繞著軍事項目的研究工作最終孕育了一門嶄新的學科——可靠度理論。
可靠度理論在巖土工程領域的應用始于1950年代。作為巖土工程可靠度研究的基礎一一土性指標的概率統(tǒng)計分析是巖土工程可靠度研究中最主要的方面之一。土是自然歷史的產(chǎn)物，其不確定性遠比人工材料復雜，從20世紀60年代開始到現(xiàn)在，對土性參數(shù)的統(tǒng)計性質(zhì)、概率模型的研究和區(qū)域資料的統(tǒng)計分析一直在進行當中。在這方面有許多學者做了大量的工作，對可靠度理論在巖土工程中的應用做出了較大貢獻。
Vanmarke建立了土體各向同性隨機場模型，提出了“相關距離”的概念及計算方法，在土性參數(shù)概率模型研究方面做出了開創(chuàng)性的貢獻。
高大釗等人研究了土工指標的變異特性及其分布規(guī)律。對土的抗剪強度指標的統(tǒng)計提出了一種全回歸的統(tǒng)計方法，并建議用分布來擬合、切的聯(lián)合概率密度，并經(jīng)統(tǒng)計給出了上海地區(qū)軟土的幾個主要指標的概率分布特性。
冷伍明等人根據(jù)影響土工參數(shù)不確定性的主要因素，探討了土工參數(shù)不確定性的一種計算途徑。改進了相關距離計算的遞推空間法，用雙曲線的形式來擬合方差折減系數(shù)，消除了作圖時人為因素的影響。
陳立宏，陳祖煜，劉金梅，通過收集整理的多個水利工程中豐富的長序列的抗剪強度試驗資料，在此基礎上利用K-S法對土體抗剪強度指標的概率分布類型進行了統(tǒng)計分析，認為一般情況下抗剪強度指標均可以接受正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布，而選擇對數(shù)正態(tài)分布能夠避免出現(xiàn)物理量為負的現(xiàn)象，在許多情況下這樣處理更為合理、簡便。
雖然許多學者在這方面做了大量的研究，但是目前還是呈現(xiàn)百家爭鳴的狀況，沒有較權威的結(jié)論，因此還需進行進一步的研究。這也是巖土工程可靠度分析沒有被廣泛應用的重要原因之一。
3、邊坡可靠度分析
傳統(tǒng)上，一直以安全系數(shù)作為邊坡工程穩(wěn)定性的評價指標，然而，安全系數(shù)不是一個常數(shù)，而是一個由設計因素的變異性所決定的隨機變量。20世紀70年代后期，邊坡工程界開始接受不確定性的概念，構造隨機模型，采用概率論和數(shù)理統(tǒng)計知識，如可靠指標和破壞概率來評價邊坡的安全度。即借助于概率論和數(shù)理統(tǒng)計方法，便可以求得邊坡可靠度，即所設計邊坡能在使用期內(nèi)、在指定的工作條件下，肯定地達到預計狀態(tài)的程度，或保證邊坡穩(wěn)定的概率。因為可靠概率與破壞概率之和為全概率，所以有：。因此，可靠度分析結(jié)果能反映各種類型的不確定性或隨機性，包括頻率分布上的和結(jié)果可信程度上的不確定性，不但給出邊坡設計可采用的平均安全系數(shù)，還同時給出相應的可能承擔的風險，即破壞概率。這樣就避免了“絕對化”，只要破壞概率很小，小到公眾可以接受的程度，就認為邊坡設計是可靠的。可見，用破壞概率比用安全系數(shù)作為評價指標更能客觀、定量地反映邊坡的安全性。在實際應用上，對于鑒別具有相同安全系數(shù)、不同破壞概率的兩個邊坡的安全性，破壞概率比安全系數(shù)具有更突出的優(yōu)點。
所以說，可靠度方法是一個有發(fā)展前途的領域，也在世界范圍內(nèi)受到巖土工程界的極大關注，已成為世界各國巖土工程學者的熱門話題之一。在我國，雖然邊坡可靠度研究工作開展較晚，但許多學者對邊坡穩(wěn)定概率分析和可靠性研究做出了卓有成就的貢獻。祝玉學出版了《邊坡可靠性分析》一書，系統(tǒng)地闡述了運用可靠度理論解決邊坡穩(wěn)定的各種問題，是國內(nèi)研究此方面成果的集中體現(xiàn)。包承剛、高大釗、姚耀武等對土質(zhì)邊坡的可靠性進行了研究；張驕培、姚耀武、武清璽等將有限元與可靠度理論結(jié)合，計算出單元和整個邊坡的失效概率、可靠度指標；在近期，陳祖煜等人在其各自著作中都系統(tǒng)地闡述了邊坡穩(wěn)定風險分析的理論及方法。祝玉學還指出可靠度分析方法只是所有安全度問題的一種方法，是確定性方法的發(fā)展與補充，且該方法還剛剛走向?qū)嶋H工程應用階段，還有許多課題需要進一步研究。可以預計，邊坡穩(wěn)定可靠度分析將更加深入、廣泛地應用于工程實際中。
4、結(jié)語
邊坡穩(wěn)定的可靠度分析是一個龐大的系統(tǒng)工程，牽涉到勘察、設計、施工等方方面面。如何在實際工程中進行可靠度分析評價，并同確定性分析方法相互印證，還遠沒有達到實際應用的程度。總之，邊坡可靠性理論還在進一步發(fā)展當中，有許多問題還待進一步分析研究。
參考文獻
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關鍵詞：地下工程，支護結(jié)構，可靠性
0.前言
地下支護是一種復雜的工程結(jié)構體系，其構筑過程中整個結(jié)構體系的力學特性和穩(wěn)定性不僅受到巖石的生成條件和地質(zhì)作用的影響，還受到隧道開挖方法、支護類型、支護時機、支護參數(shù)等因素的影響。若巖體強度高，整體性好，斷面形狀有利；巖體的變形發(fā)展到一定程度將自行終止，圍巖是穩(wěn)定的。反之，巖體的變形將自由發(fā)展下去，最終導致圍巖整體失穩(wěn)而破壞。這種情況下，在開挖后適時地沿周邊設置支護結(jié)構，對巖體產(chǎn)生抗力，形成約束。但考慮到地下結(jié)構體系的穩(wěn)定性和安全性，應當結(jié)合圍巖和支護的相互作用，達到一種可靠性設計。
1.概述
地下工程設計的目的是使所設計的結(jié)構能夠完成全部功能要求，并且有足夠的可靠性。論文參考網(wǎng)。所指的基本功能是由其用途決定的。性能指標有安全性、適應性和耐久性。一個建筑結(jié)構在
具有了這三種性能之后，稱之為具有可靠性。支護結(jié)構的基本作用就是和圍巖一起組成一個有足夠安全的地下結(jié)構體系，能夠承受可能出現(xiàn)的各種荷載，保持地下工程斷面的使用凈空。同時支護結(jié)構還要確保圍巖性能的進一步惡化。因此，對既定的地下工程選擇適當支護結(jié)構應具有與上述作用相適應的構造、力學特性和施工的可能性與可靠性。在支護結(jié)構具有極大剛度的情況下圍巖可以一點不產(chǎn)生變形；但支護結(jié)構必須使圍巖保持原有的應力狀態(tài)。若支護結(jié)構設施過遲，將會引起圍巖結(jié)構松弛，自重能力下降。所以從可靠性和經(jīng)濟性考慮，在進行既定工程實施開工時，須考究工程圍巖特性和支護對其作用機理。
2.支護結(jié)構可靠性的確定
可靠性是非數(shù)量的概念，為了把可靠性作為建筑結(jié)構性能的數(shù)量化指標，我們將在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成預定功能的概率稱為可靠度。結(jié)構完成預定功能的標志由極限狀態(tài)方程來衡量。結(jié)構整體或部分在超過某狀態(tài)時，結(jié)構就不能滿足設計規(guī)定的某一功能的要求的這種狀態(tài)，稱為結(jié)構的極限狀態(tài)。結(jié)構的極限狀態(tài)一般由狀態(tài)函數(shù)(或稱功能函數(shù))加以描述。設結(jié)構狀態(tài)函數(shù)為
當z＞0時，結(jié)構處于可靠狀態(tài)；當z＜0時，結(jié)構處于失效狀態(tài)；當z＝0時，結(jié)構處
于極限狀態(tài)。結(jié)構的可靠度即功能函數(shù)z＞0時的概率為
結(jié)構的失效概率即功能函數(shù)z<0時的概率為
顯然有
可靠度分析中常用可靠度指標β來表示結(jié)構的可靠度，β定義為
若將正態(tài)變量S、R變?yōu)闃藴收龖B(tài)隨機變量，則可靠度指標的幾何涵義就是標準正態(tài)坐標系SOR中原點到權限狀態(tài)直線的最短距離，引入到多個正態(tài)隨機變量情況，可靠度指標就是標準正態(tài)空間中原點到極限狀態(tài)面的最短距離，如圖所示。
3.工程中支護結(jié)構的可靠選擇
在地下施工中，支護結(jié)構的選擇應根據(jù)客觀需要和實際可能相結(jié)合的原則。客觀需要是指圍巖和地下水的狀況，其狀態(tài)有可能對穩(wěn)定性和可靠性產(chǎn)生影響。實際可能就是支護結(jié)構本身的能力、適應性、經(jīng)濟性、及施工的可能性。比如，在多變的地質(zhì)條件、塊裂巖體及形狀復雜的地下洞室，從使巖體強度增強的角度講應采用錨桿。錨桿是一種能迅速起作用的支護類型，而且在復雜環(huán)境下不占作業(yè)空間，分布均勻。在軟弱巖體、塑性或流變巖體和膨脹性巖體中，以及在圍巖壓力較大的條件下，保證工程的穩(wěn)定安全，支護結(jié)構必須封閉。論文參考網(wǎng)。混凝土的抗拉伸和彎曲能力較淺，因此在素噴混凝土時通常都配合金屬網(wǎng)一起使用。還有，在工程中對于抗拉性能較差的混凝土支護結(jié)構應盡量避免受彎矩作用，如設計的薄一點，圓順些，在支護結(jié)構中設置鉸或縱向伸縮縫，增加支護結(jié)構的柔性，減少彎矩，但必須結(jié)合地下工程的防水要求一并考慮。此文對支護結(jié)構中鉸的防水問題不做討論。
4.支護結(jié)構可靠性分析
通常，地下工程文護結(jié)構計算需考慮地層和支護結(jié)構的共同作用，一般都是非線性的二維和三維問題，而且，計算還與開挖方法、支護過程等有關。對于這類復雜問題，只有在特殊情況下才可能得到解析解答。目前，對支護結(jié)構數(shù)值的分析大都采用有限元法。根據(jù)地下下程的支護結(jié)構與其周圍巖體共同作用的特點，通常可把支擴結(jié)構與巖體作為—個統(tǒng)一的組合體來考慮，將支護結(jié)構及其影響范圍內(nèi)的巖體一起進行離散化。地下工程有限元法多數(shù)采用內(nèi)部加載方法求解，需要求調(diào)用內(nèi)部邊界上的釋放荷載，并將其化為節(jié)點力。沒沿預計開挖線上各點初始應力，在離散化的情況下，可假定沿開控面上兩相鄰節(jié)點之間的初始應力呈線性變化，如圖所示，當開挖邊界節(jié)點按逆時針次序排列時，開挖所引起的等效荷載釋放。
有限元法作為一種廣泛應用的數(shù)值解法，其計算的準確性與精度是不用懷疑的。然而應用于地下工程中，計算結(jié)果往往與實際有一定距離。一般來說，有限元法獲得的圍巖穩(wěn)定計算結(jié)果的可靠性，取決于下述三個因素：(1)巖體參數(shù)取值的可靠性和準確度，主要是地應力和巖體力學參數(shù)。(2)圍巖力學模型選用的正確性。(3)有限元的正確剖分和非線性計算的收斂情況。當然各種計算方法所得的安全度是不一樣的，都缺乏非常嚴格的理論依據(jù)。從可靠性講，有限元法當前普遍適用。
5.支護結(jié)構的設計原則和要求
一個可靠的支護結(jié)構應滿足三點基本要求。一、保證支護結(jié)構與圍巖作為一個整體進行工作，過去工程的常用的木支撐和模板灌注混凝土襯砌，因為其施工工藝原因很難做到牢固接觸，所以支護效果較差。由于接觸點不固定，圍巖壓力極不均勻，常常造成襯砌受力異常，發(fā)生開裂甚至喪失使用功能。設計理論應全面接觸為出發(fā)點，盡量選用能達到這個要求的結(jié)構形式。二、允許地下結(jié)構體系產(chǎn)生有限制的變形，以充分發(fā)揮圍巖的承載能力而減少支護結(jié)構的作用，使兩者更加協(xié)調(diào)地工作。當然，柔性支護結(jié)構的柔度也應該有一定的限度，絕不是越柔越好。三、要能分期施工，并使早期支護和后期支護相配合，主動控制圍巖的變形。論文參考網(wǎng)。當變形發(fā)展到一定程度時，初次支護可能因強度不足而產(chǎn)生問題，要隨時補強到變形趨于基本穩(wěn)定后再做后期支護結(jié)構。這種可分式的支護結(jié)構不僅使作業(yè)靈活，而且可以保證支護結(jié)構的經(jīng)濟性和可靠性。
基于要求，我們對各種支護結(jié)構都要有一個正確的評價，以便根據(jù)變化的地質(zhì)條件加以合理的選擇。
【參考文獻】
[1]徐干成,白洪才等.地下工程支護結(jié)構.北京：中國水利水電出版社, 2001.
[2]賀少輝.地下工程（修訂本）.北京：清華大學出版社;北京交通大學出版社,2008,3.
abstract： the significance of cmcc provincial main optical transmission network mesh is to improve the reliability of the nodes to the aggregation node so as to improve the network safety. this article analyzes the newly built optical routing according to reliability theory and finally provides guidance for the selection of optical routing.
關鍵詞： 光纜路徑；可靠性分析；可靠度
key words： optical routing；reliability analysis；reliability
中圖分類號：o224 文獻標識碼：a 文章編號：1006-4311（2013）35-0305-02
1 可靠性理論概述
可靠性，是指單元或由單元組成的系統(tǒng)在一定條件下完成其預定功能的能力。單元是元件、器件、部件、設備等的泛稱。單元或系統(tǒng)的功能喪失，無論其能否修復，都稱之為失效。可靠性理論即以失效現(xiàn)象為其研究對象，因而涉及工程設計、失效機理的物理和化學分析、失效數(shù)據(jù)的收集和處理、可靠性的定量評定以及使用、維修和管理等范圍。
運用概率統(tǒng)計和運籌學的理論和方法，對單元或系統(tǒng)的可靠性作定量研究。它是可靠性理論的基礎。通過數(shù)學模型定量研究系統(tǒng)的可靠性，并探討它與系統(tǒng)性能、經(jīng)濟效益之間的關系，是可靠性數(shù)學理論的主要方法。
2 mesh化傳輸網(wǎng)絡的可靠度分析
一般來說，對于節(jié)點數(shù)量為n個網(wǎng)絡，其鏈路數(shù)量的最大值為eij=■│i=1，2，…，n；j=1，2，…，n。
圖1中僅以4個節(jié)點做為示例，即節(jié)點數(shù)為n=4。構建全網(wǎng)狀網(wǎng)絡，對于現(xiàn)實網(wǎng)絡中不存在的鏈路，可將其相關值賦為0或1。
根據(jù)圖1，該模型中將引入多個參數(shù)用來進行表征。具體參數(shù)如下：
①r（i，j）：表示節(jié)點i與節(jié)點j間單條鏈路的可靠度，對于不存在鏈路該值為0，同時，由于設備故障概率要遠小于光纜故障概率，為簡化計算，暫不考慮設備的可靠性，即默認為設備的可靠度為1；②r（i，j）：表示節(jié)點i與j間的混聯(lián)系統(tǒng)的可靠度；③d（i，j）：表示實現(xiàn)節(jié)點i與j間的通信而增加的相應費用；④g（i，j）表示某網(wǎng)絡結(jié)構圖的鄰接矩陣，由于網(wǎng)絡的雙工性，此網(wǎng)絡結(jié)構圖可視為無向圖。⑤gij表示g（i，j）中的元素值；⑥am（m=1，2，3，…，■）表示矩陣g （k，h）（i，j）k∈i，h∈j中，節(jié)點k與節(jié)點h的連通度，若有鏈路可達（連通），am=1，或元鏈路可達（不連通）am=0。⑦ρ （k，h）（i，j）表示節(jié)點k與h間的鏈路在一張復雜網(wǎng)絡是的臨界重要度[3]。
通過對一張全網(wǎng)狀網(wǎng)的復雜網(wǎng)絡進行可靠度的計算，得出某一鏈路的臨界重要度，以確定該條鏈路在全網(wǎng)進行通信時的重要程度。同時根據(jù)其費用情況，選擇經(jīng)濟合理，安全可靠的光纜段落進行建設。
3 不同光纜鏈路對可靠性的影響
在通信網(wǎng)絡中，若網(wǎng)絡的可靠度低于預定的可靠度，則應該通過提高元部件可靠度來改善整個網(wǎng)絡可靠度。但是，對于大型的網(wǎng)絡結(jié)構而言，由于其中所包含的元部件非常多，若從提高整個網(wǎng)絡中每個元部件可靠度著手的話，勢必會導致消耗大量的人力和時間。我們可以通過改善網(wǎng)絡中少數(shù)比較重要的，即影響整個網(wǎng)絡可靠性性能比較大的元部件的可靠性，從而可大量節(jié)省人力資源和時間的消耗[2]。
假設通信網(wǎng)絡中涉及到的所有的光纜可靠度，分別記為，r（i，j）（i，j=0，1，…，n）。則通信網(wǎng)絡可靠度函數(shù)為
r（i，j）=f[r（i，j）]。這里我們定義偏導數(shù)■×■為節(jié)點i與j間光纜的臨界重要度，由此定義以及偏導數(shù)的數(shù)學意義就可以很容易看出，臨界重要度越大的部件，其可靠度的改善對整個網(wǎng)絡可靠度r（i，j）的改善增益越大。
任何兩個節(jié)點之間通信均為規(guī)劃路徑的并集，其可靠度最終均可以經(jīng)過復雜系統(tǒng)的分解，表示為各部件的函數(shù)。對于暫無實際路由的情況，可以假定存在多條可靠度為0的部件，經(jīng)過各節(jié)點間的可靠性函數(shù)及偏導數(shù)的計算，便可以知道各部件對于整個網(wǎng)絡可靠性提高的增益程度。然而在■×■中，r（i，j）不可為0，因為其值為0，無法表示出其對整個網(wǎng)絡的影響。因此在此情況下，可根據(jù)該段落的實際長度和敷設環(huán)境，經(jīng)驗
判斷其建成后的可靠度，進行賦值，然后再進行計算，便能夠準確的體現(xiàn)出該段光纜段落相對于全網(wǎng)通信的重要程度。網(wǎng)絡建設時，可以有側(cè)重的對改善對整個網(wǎng)絡可靠度r（i，j）的改善增益較大的部件進行投資建設。
一張復雜的通信網(wǎng)絡，在進行光纜建設時，對于絕對集中型業(yè)務，設匯聚節(jié)點為k，按照上述的計算過程，可以得到一個關于k的■×n的矩陣：
■ ■ … ■■ ■ … ■■ ■ … ■ … … … …■ ■ … ■ … … … …■ ■ … ■橫向求和得ρ （k，i）（i，j）ρ （k，i）（1，2）ρ （k，i）（1，3）ρ （k，i）（1，4） … ρ （k，i）（i，j） …ρ （k，i）（n-1，n）
當業(yè)務流量不再呈集中型，而呈分散型時，將會得到一個三維矩陣，即在以上矩陣的基礎上，k執(zhí)行1至n的循環(huán)，屆時ρ（i，j）=■ρ （k，i）（i，j）。 然而，可靠性僅是光纜建設的一個參考因素，而投資也是光纜建設的一個重要參考因素。需要根據(jù)光纜的可靠性和投資因素進行綜合評價。具體的評價方法為分別將可靠性和投資賦予權重，表示為wk和wt，乘以相應的權重后，比較該列矩陣的各行的值，便可得出應優(yōu)先建設的路由排序值：
方案（1，2）方案（1，3）方案（1，4） … 方案（i，j） …方案（n-1，n）=wk×ρ （k，i）（1，2）ρ （k，i）（1，3）ρ （k，i）（1，4） … ρ （k，i）（i，j） …ρ （k，i）（n-1，n）+wt×ρ （k，i）（1，2）ρ （k，i）（1，3）ρ （k，i）（1，4） … ρ （k，i）（i，j） …ρ （k，i）（n-1，n）
選擇可選方案中最大的方案（i，j）值，即為最優(yōu)先建設的光纜段落。
4 模型建立與求解
本文將以黑龍江移動省干網(wǎng)絡為例，進行模型建立與求解。按照投資計劃，黑龍江移動將選擇兩條可行段落的光纜進行建設，即哈爾濱—牡丹江和哈爾濱—肇源。本文將結(jié)合可靠性的計算對以上兩段光纜的優(yōu)選進行驗證。
4.1 參數(shù)取值如表1所示。由于在網(wǎng)絡建設前，基于光纜建設難度和投資造價等因素，已經(jīng)選定了擬建路由，本文對這兩條擬建路由進行分析。
4.2 可靠性分析：各節(jié)點間可靠性計算 按照前面的介紹，求得各節(jié)點與哈爾濱之間通信臨界重要度的值如下面的矩陣所示：
■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■=2.6×10-6 1.8×10-6 1.2×10-6 1.8×10-6 2.7×10-6 1.9×10-6 1.1×10-6 0.9×10-63.2×10-6 1.8×10-6 0.9×10-6 1.1×10-6 0.9×10-6 1.86×10-6 1.7×10-6 2.7×10-6
橫向求和為：ρ（k12）ρ（k13）=1.415*10-5）1.403*10-5。取ρ′（k12）ρ′（k13）=1.4151.403，wk=0.4，wt=0.6。
兩條光纜的投資額對比為d（k12）d（k13）=1.356千萬）1.553千萬
顯然，建設哈爾濱至牡丹江段落的光纜優(yōu)于建設哈爾濱至肇源段落的光纜。因此，在進行光纜建設時，將主要依據(jù)可靠性理論進行新建光纜路徑的選擇。選擇路由可達且對傳輸網(wǎng)可靠性的提高影響較大的段落進行建設或優(yōu)化，是網(wǎng)絡向mesh化演進光纜層面的主要建設思路。
參考文獻：
[1]李阿男，劉海濤.一種基于可靠性的簡化ason方案[j].中國科技博覽，2011（35）：63-63.
關鍵詞：燃氣管網(wǎng)抗震可靠度分析
1、研究背景
生命線工程系統(tǒng)是維系現(xiàn)代城市功能與區(qū)域經(jīng)濟功能的基礎性工程設施系統(tǒng)，它包括電力系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、城市供水、供熱、供燃氣系統(tǒng)。作為生命線系統(tǒng)的重要組成部分，城市燃氣管網(wǎng)擔負著城市工業(yè)生產(chǎn)、生活供氣的任務。在地震作用下，它的破壞不僅直接影響系統(tǒng)的功能，而且會造成嚴重的次生災害。因此，為確保供燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)在地震作用下的安全，需對供燃氣系統(tǒng)進行抗震可靠度進行分析 [1]。
2、城市供燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)抗震可靠度分析的涵義
城市供燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)由各種壓力的燃氣管網(wǎng)、燃氣分配站、儲氣站、壓送機站、調(diào)壓計量站監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等部分組成。它是城市生命線系統(tǒng)中的重要組成部分，擔負著城市工業(yè)生產(chǎn)、生活供氣的任務，是現(xiàn)代城市的動脈[2]。
城市供燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)的抗震性能和強震下的運行功能，可以從系統(tǒng)可靠度的角度進行研究分析。從一般意義上考察，包括系統(tǒng)可靠性的分析和優(yōu)化兩部分。系統(tǒng)可靠性的分析是系統(tǒng)優(yōu)化的基礎，而系統(tǒng)優(yōu)化設計是系統(tǒng)可靠性研究的最終目的。
對于城市供燃氣管網(wǎng)而言，系統(tǒng)抗震可靠性分析包括兩個層次:管線的抗震分析和管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性分析。對于地下管線的抗震可靠性分析，國內(nèi)外學者進行了大量的研究工作，主要方法包括:基于一次二階矩理論的抗震可靠性分析方法和基于歷史震害的經(jīng)驗統(tǒng)計方法。基于一次二階矩理論的抗震可靠性分析方法一般利用管線地震反應分析方法獲得管線的地震反應，然后根據(jù)接頭破壞或者應力破壞模式提出地震作用下管線的極限狀態(tài)方程，利用一次二階矩方法分析獲得管線抗震可靠度。
管線的抗震分析只是完成了單元層次的評價，以此為依托可以進行系統(tǒng)抗震性能總體評價。網(wǎng)絡的連通可靠性分析是國際上通常采用的系統(tǒng)評價方法。基于連通可靠性的網(wǎng)絡分析方法，總的來說主要有Monte-Carlo隨機模擬算法和概率解析法。Monte-Carlo隨機模擬算法的基本思想是利用概率論中的貝努里大數(shù)定律，通過大量的數(shù)值模擬，利用事件發(fā)生頻率近似代替事件的發(fā)生概率。Monte-Carlo隨機模擬算法僅適用于各種失效獨立網(wǎng)絡的可靠性分析，并且這一算法只能給出網(wǎng)絡系統(tǒng)可靠度的近似值，計算精度難以估計。
3、城市供燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)抗震可靠度分析的具體內(nèi)容
3.1、可靠度指數(shù)的計算方法
在理論上嚴格來說,結(jié)構的失效性應該用全概率來表示,但是,在實際上一般不這樣做,因為很難得到結(jié)構參數(shù)的精確概率密度函數(shù),同時計算全概率需做重積分,有時也是很困難的。Cornell將結(jié)構可靠度指數(shù)β定義為結(jié)構安全裕量方程的均值與標準差之比。對于非線性安全裕量方程,將其方程在均值處做Taylor級數(shù)展開,取其線性項計算方程的平均值和標準差。這即是通常所說的一次二階矩法。在實際工程中結(jié)構參數(shù)的平均值和方差比較容易得到,因此這一方法曾得到廣泛的應用。不過,對于安全裕量方程為非線性時,對于不同形式的等價安全裕量方程該法可能給出不同于后來發(fā)展的H-L法的解。H-L法不是依據(jù)安全裕量方程,而是依據(jù)破壞面來定義可靠度指數(shù),對于非線性問題不在平均值處而是在破壞面上的設計點做級數(shù)展開,取其線性項求其均值和標準差,從而得到可靠度指數(shù)。從幾何上看,在正則化空間,可靠度指數(shù)β就是和破壞面相切的球的半徑。實際上也就是求坐標原點到破壞面的最短距離。對于n維正則化空間,用下式表示可靠度指數(shù):
式中：Xi ，μi和σi 分別為第i個隨機變量、平均值和標準值差。
需要指出,H-L法只適用于隨機變量服從正態(tài)分布且線性獨立無關情形。對于非正態(tài)隨機變量情形,在用H-L法進行迭代計算過程中,同時需在設計點處做R-F變換,將非正態(tài)隨機變量變換為正態(tài)分布,直到計算結(jié)果收斂(以Z*的穩(wěn)定為標準)。當各隨機變量相關時則需進行坐標變換,然后在線性獨立且是標準正態(tài)分布的條件下,按H-L法計算可靠度指數(shù)。對用戶來說這是相當煩雜的計算工作。
3.2、管道的抗震驗算
直埋管道的抗震驗算,在較早的時候,把管道看作是土體的一部份,像土體一樣傳播地震波,并且主要驗算縱波在管道中引起的應力是否超過管材的強度。后來考慮到土和管道兩者剛度的差異,把管道看作是地基梁來考慮它們之間的相互作用;同時認為,地震時埋設管道的損壞主要由于橫波引起的地面位移和失穩(wěn)所引起。管道的自振頻率很高,地震引起的慣性力可以忽略不計。對于土體非失穩(wěn)情況,管道的損壞主要是由于軸向的位移引起。基于上述考慮,在新的“室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設計規(guī)范”中,對于承插式接頭的埋地圓形管道在半個視波長內(nèi)的軸向變位規(guī)定應滿足下式要求:
式中 Δplk一半個視波長內(nèi)管道在軸向位移量的標準值；
[ua]i―i種管道接頭設計允許位移量；
Λc一半個視波長內(nèi)管道接頭協(xié)同工作系數(shù)，可取0.64；
n一半個視波長內(nèi)管道接頭總數(shù)；
γEH一水平向地震作用分項系數(shù)，取為1.3。
3.3、管道震害程度的劃分
在給定的地區(qū),對于不同的場地或不同的管道可能得到不同的失效概率,如何依據(jù)失效概率來評價管道可能出現(xiàn)的震害程度?對于設計者來說如何根據(jù)失效概率的大小和工程的重要性等因素來決定其設計水平?這些問題往往與失效概率和管道震害程度間的關系有關。
因為安全系數(shù)就是管道允許位移的平均值和地震引起的平均位移的比值,它和失效概率間又有唯一關系,根據(jù)安全系數(shù)和對應的失效概率來劃分地震時管道震害程度的等級可能是合理的。
基本完好Pf≤0.28（Fs≥1.3）
輕微破壞0.28＜Pf≤0.5（1.3＞Fs≥1.0）
中等破壞0.5＜Pf≤0.7（1.0＞Fs≥0.8）
嚴重破壞Pf＞0.70（Fs＜0.8）
4、結(jié)論
國內(nèi)外已有震害表明，現(xiàn)代城市對生命線工程系統(tǒng)具有高度的依賴性，地震后城市生命線工程系統(tǒng)的性能，對震后搶險救災的指揮調(diào)度、人民生命財產(chǎn)的保護和城市的正常生活的維持都至關重要。因此，生命線工程系統(tǒng)抗震可靠度分析具有十分重要的意義。
參考文獻：
[1]李杰著．地震災害預測與防災規(guī)劃[M]．鄭州：河南科學技術出版社，2004.
關鍵詞：剪壓復合作用；混凝土空心砌塊砌體；抗震抗剪強度；下降段；破壞形態(tài)
中圖分類號：TU398 文獻標志碼：A 文章編號：16744764（2012）05000105
隨著豎向壓應力σy的增加，混凝土空心砌塊砌體的剪切破壞依次表現(xiàn)為剪摩、剪壓和斜壓3類破壞形態(tài)[15]，如圖1所示，而與之對應的分別是庫侖、主拉應力和主壓應力理論[1， 612]，如圖2所示。但是，中國現(xiàn)行《砌體結(jié)構設計規(guī)范》[13]（簡稱砌體規(guī)范）和《建筑抗震設計規(guī)范》[14]（簡稱抗震規(guī)范）對混凝土空心砌塊砌體的靜力和抗震抗剪強度采用了各自不同形式的庫侖理論公式，兩者不僅在計算方法上不統(tǒng)一，而且在可靠度的取值上也與相對成熟的燒結(jié)普通磚砌體相差較大。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：
〖=D（〗 呂偉榮，等：混凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強度〖=〗 1）正如圖1、2所示，單一的庫倫理論公式僅適用于其對應的剪摩破壞，而對于另兩類破壞形態(tài)，特別是具有明顯下降段的斜壓破壞，則擬合較差，甚至偏于不安全[1]。
2）如圖3所示，盡管現(xiàn)行抗震規(guī)范較2001版規(guī)范在混凝土空心砌塊砌體的抗震抗剪強度計算上進行了調(diào)整，但當σ0/fv大于16時，按水平段取值仍不具備下降段，與實際明顯不符，不能滿足日益增長的高層配筋砌體結(jié)構設計[1516]的要求。
3）以MU10、M75的燒結(jié)普通磚砌體和MU10、Mb7.5的混凝土砌塊砌體為例（取永久荷載分項系數(shù)γG=1.2），如圖3所示，對于國內(nèi)試驗數(shù)據(jù)相對較多，運用也較為成熟的燒結(jié)普通磚砌體，其靜力抗剪強度曲線①普遍高于抗震抗剪強度曲線③；而對實驗數(shù)據(jù)相對較少的混凝土空心砌塊砌體，其靜力抗剪強度曲線②普遍低于抗震抗剪強度曲線④。兩本規(guī)范對于這兩類砌體結(jié)構在抗剪強度計算上表現(xiàn)出來的不同規(guī)律，值得商榷。
綜上所述，現(xiàn)行抗震規(guī)范采用庫倫理論公式計算混凝土空心砌塊砌體的抗震抗剪強度不僅不全面，而且其可靠度也值得質(zhì)疑。針對以上問題，李曉文[17]、駱萬康[18]、蔡勇[8， 12]、梁建國[19]等中國學者均對此進行了系統(tǒng)地研究，并提出了各自的計算公式，但均無法實現(xiàn)對剪摩、剪壓和斜壓三類破壞形態(tài)的全面模擬。
為此，本文作者于2008年提出了砌體剪壓破壞區(qū)理。該理論認為，既然在多數(shù)的砌體剪壓試驗中剪摩與剪壓破壞或剪壓與斜壓破壞共同出現(xiàn)，不妨將砌體的三類剪壓復合破壞分為剪摩剪壓破壞區(qū)和剪壓斜壓破壞區(qū)，通過引入權函數(shù)，推導出相應的砌體靜力與動力抗剪強度簡化公式[11]：
其中A、B及a需根據(jù)試驗結(jié)果確定。在文[11]中，盡管也曾提出了混凝土空心砌塊砌體的抗震抗剪強度公式，但該公式中A、B及a等參數(shù)的確定僅僅是在其靜力抗剪強度公式的基礎上，簡單的對其曲線峰值折減15%得到，缺乏試驗支持。
因此，本文將基于砌體剪壓破壞區(qū)理論，引入近年來收集到的中國58片混凝土砌塊砌體墻的剪壓試驗結(jié)果[19]，在保證可靠度的基礎上，運用曲線擬合方法，確定式（1）的3個參數(shù)，提出了剪壓復合作用下混凝土砌塊砌體抗震抗剪強度設計值全曲線公式，解決了現(xiàn)行砌體和抗震規(guī)范中存在不合理和不安全的問題。1 剪壓復合作用下混凝土空心砌塊砌體的抗剪強度全曲線 砌體剪壓破壞區(qū)理論簡化公式（1）具有下降段，能較全面的模擬砌體剪壓破壞全曲線。為此，本文根據(jù)圖1曲線中相關數(shù)學特征，可對公式（1）中的參數(shù)A、B及a確定如下：
根據(jù)中國現(xiàn)有的58片不同高寬比、不同試件尺寸、不同加載方式的混凝土空心砌塊砌體結(jié)構試驗結(jié)果[19]，如圖4所示，同時參考相關文獻研究成果，對剪壓復合作用下混凝土空心砌塊砌體抗剪強度曲線的關鍵參數(shù)取值如下：
1）曲線峰值點坐標（b， ymax）的取值
如圖5所示，對于坐標系統(tǒng)為x=σy/fm、y= fvm/fm的混凝土空心砌塊砌體的剪壓相關曲線而言，相關文獻中橫坐標b的取值各不相同：重慶建筑大學駱萬康教授（1999年）對于普通粘土磚動力剪切試驗回歸曲線峰值點取為0502；湖南大學劉桂秋教授（2000年）對于砌體結(jié)構統(tǒng)一取為067[10]；而對于混凝土而言，其剪壓相關曲線峰值坐標為060。綜合以上取值，并考慮到動力試驗的取值相對偏低，本文建議取為055。
如圖4所示，文[19]的試驗值與式（6）計算值比值的平均值為1.27，變異系數(shù)為0245，兩者吻合較好，且式（6）的計算值偏于安全。
同時，與文[19]的公式相比，式（6）的改進在于：1）具有下降段，能全面的反映剪壓復合作用下混凝土空心砌塊砌體的剪摩、剪壓及斜壓3個破壞階段；2）解決了文[19]的計算取值偏于保守的取值，即當σy，m/fv0， m>5，文[19]取值為水平直線。同時，當σy，m/fv0， m>13.1，文[19]的計算取值由于缺乏下降段而導致不安全，無法適用于高層配筋砌塊砌體結(jié)構。
2 混凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強度設計值公式2.1 γ的取值
與試驗平均值公式取值不同，現(xiàn)行砌體規(guī)范中已明確給出了fv0和f的取值，根據(jù)砌體規(guī)范表322所列的混凝土砌塊砌體類型，可計算出γ的范圍在（0.015～0.050）之間，平均值為0.026，
2.2 抗震抗剪強度設計公式的確定
根據(jù)可靠度理論，砌體的強度設計設計值f與強度平均值fm的關系為：
（8）
如圖5所示，本文提出的混凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強度設計公式（8）與試驗平均值公式（5）相比，不僅具有可靠度保障，而且具有與試驗曲線及理論分析相同的特征。為方便工程應用，本文對表1中的各種混凝土砌塊砌體組合按式（8）的計算結(jié)果與現(xiàn)行規(guī)范中所采取的公式計算結(jié)果進行了對比，部分結(jié)果如下圖6所示。
圖6的計算結(jié)果表明：1）本文提出的混凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強度公式（8）普遍低于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的混凝土砌塊砌體靜力抗剪強度計算值，不僅提高了其抗震可靠度，而且較好的統(tǒng)一、協(xié)調(diào)了燒結(jié)普通磚砌體和混凝土砌塊砌體的抗震與靜力抗剪強度設計值之間的變化關系。2）不同類型的混凝土砌塊砌體按式（8）計算的抗震抗剪強度均在σy=f時趨于0，較好地實現(xiàn)了對砌體剪壓相關曲線中3個破壞形態(tài)的模擬，避免了現(xiàn)行規(guī)范中抗剪強度單調(diào)遞增的不合理和不安全。3 結(jié)論
1）在砌體剪壓復合破壞區(qū)理論基礎上，根據(jù)中國已有的58片灌芯砌塊砌體墻片試驗結(jié)果，推導出混凝土砌塊砌體的剪壓相關性試驗值曲線公式（5）。與傳統(tǒng)砌塊砌體剪壓相關曲線相比，該曲線不僅光滑連續(xù)，而且具有下降段。
2）通過對式（5）曲線頂點按f=0.42 fm進行折減以及起點、終點的相關處理后，本文推導出具有一定可靠度保證的混凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強度設計值公式（8）。如圖5所示，經(jīng)式（8）的計算得到的凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強度設計值不僅低于現(xiàn)行抗震規(guī)定的抗震抗剪強度，而且也普遍低于現(xiàn)行規(guī)范砌體規(guī)定的靜力抗剪強度，這表明式（8）不僅滿足設計可靠度要求，而且較好的統(tǒng)一、協(xié)調(diào)了燒結(jié)普通磚砌體和混凝土砌塊砌體的抗震與靜力抗剪強度設計值之間的變化關系。
3）如圖6所示，本文提出的混凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強度設計公式（8）不僅具有下降段，且對于不同類型的砌塊砌體組合基本上均在主壓應力σy=f時趨于0，較好地實現(xiàn)了對砌體剪壓相關曲線中各種破壞形態(tài)的模擬，能直接運用于高層砌體結(jié)構設計，避免了現(xiàn)行規(guī)范中抗剪強度單調(diào)遞增的不合理和不安全。
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關鍵詞：測試準則；EM算法；測試用例復雜性；軟件可靠性模型
中圖分類號： TP311
文獻標識碼：A
0引言
隨著軟件應用的日益廣泛及重要性的不斷增強，人們對軟件質(zhì)量的要求也越來越高。可靠性作為衡量軟件質(zhì)量的重要特性，其定量評估和預測已成為人們關注和研究的焦點。軟件可靠性模型作為可靠性評測的核心和關鍵，可用于軟件生命周期的不同階段，定量地估計和預測軟件可靠。一個好的可靠性模型可以準確評估和預測軟件可靠，這對于軟件資源分配、軟件市場決策有著重要的意義。オ
軟件可靠性模型這一領域的研究在 20 世紀 70 年代獲得較大發(fā)展后，很多可靠性模型已經(jīng)投入使用。可以說，軟件可靠性模型已從研究階段發(fā)展到了工程階段。但是，面對軟件自身及其開發(fā)過程日益復雜的情形，它仍然呈現(xiàn)出其自身的不足。 首先，在軟件可靠性建模方面，傳統(tǒng)的軟件可靠性模型主要是從時間域和輸入域兩個方面來考慮軟件缺陷發(fā)生的概率或缺陷總數(shù)，很少從缺陷自身的因素論述；其次，在軟件可靠性建模過程中，基本上是根據(jù)測試結(jié)果直接來推導模型，很少關注軟件測試的設計過程；最后，在適應性方面也存在著一定的缺陷。
鑒于此，要想建立比較適用的軟件可靠性模型，必須改變傳統(tǒng)可靠性建模思路，采用新的觀點、方法和新的數(shù)學工具來研究軟件故障過程。論文將測試用例的設計融入到軟件可靠性建模過程中去，在充分考慮軟件缺陷影響因子和復雜性等因素基礎上，采取合適的數(shù)學處理方法構建出一個基于測試用例的軟件可靠性模型，并結(jié)合EM算法對該模型的可靠性作了驗證。該模型不但考慮了失效出現(xiàn)的概率，還考慮了失效后可能產(chǎn)生后果的嚴重性。
論文主要工作如下：(1)根據(jù)等價類、邊界值等方法來設計測試用例模型；(2)在一定假設的基礎上，通過觀測數(shù)據(jù)推導出測試用例的可靠性并得出相應的軟件可靠性；(3)利用EM算法對軟件可靠性進行相應的檢驗。
1測試用例模型的構建
測試用例的設計是軟件測試過程中最為關鍵的一個環(huán)節(jié)，一個軟件測試成功與否與其測試用例設計成功與否有很大的關系。所謂測試用例，也就是為特定目標開發(fā)的測試輸入、執(zhí)行條件和預期結(jié)果的集合。也可以說是對軟件運行過程中所有可能存在的目標、運動、行動、環(huán)境和結(jié)果的描述，這些特定目標可以是驗證一個特定的程序路徑或核實是否符合特定需求。而測試活動要建立必要的前提條件，提供測試用例輸入、觀察輸出，然后將這些輸入和輸出進行比較，以確定測試是否通過測試某個程序路徑或何時滿足軟件規(guī)定的要求。簡言之，測試用例就是設定輸入數(shù)據(jù)，運行被測試函數(shù)，然后判斷實際輸出是否符合預期結(jié)果。
通常造成軟件缺陷的主要原因有：(1)軟件設計文檔規(guī)范不一；(2)測試用例設計過程中引入了人為的錯誤；(3)測試執(zhí)行后，復雜的決策條件、循環(huán)和分支的覆蓋率目標并沒有達到等。而一個完整的測試應該包含正面測試（Positive Testing,PT）和負面測試（Negative Testing,NT）。正面測試是驗證程序應該執(zhí)行的工作，而負面測試是驗證程序不應該執(zhí)行的工作。只有面面俱到，才能保證測試的充分性。要想保證測試用例設計質(zhì)量，必須遵循四個原則：(1)測試準則，每個測試用例應當有一組有限可枚舉的待測目標的判定準則；(2)測試用例輸入域的劃分和輸入點集的提取；(3)測試目標的復雜性問題，應盡量化復雜為簡單；(4)對測試用例進行測試的力度，就是在特定輸入條件下進行測試的細分程度和測試的次數(shù)。在黑盒測試中，不可能采取窮舉式測試。只能選取輸入域中有代表性樣本點來運行程序，然后通過程序運行的結(jié)果（成功率或失效率）來推斷出軟件可靠性。綜上可知，一個好的測試用例既要有完善的輸入域也要有代表性的輸入點集。
輸入域主要來源于需求規(guī)格說明、程序觀察和額外的屬性規(guī)約。假設D表示輸入域，S表示規(guī)格說明，P表示程序觀察，T表示額外的屬性規(guī)約。則輸入域可表示為：D=S∪P∪T。其中額外的屬性規(guī)約主要是指規(guī)格說明中沒有但滿足負面測試或可能用到的那部分數(shù)據(jù)。
輸入點的選取對軟件測試來說也是至關重要的，為了確保輸入點集選取的客觀性，特采取有選擇性隨機輸入的方法。其大體過程分為兩步：
1) 提取測試用例的邊界值點，構成集合T1;
2) 在每個相鄰邊界點中選取n個點進行測試，其中選取測試點個數(shù)由測試人員根據(jù)具體情況而定，關于相鄰邊界值點間測試點的選取通過高斯隨機函數(shù)產(chǎn)生。即：
其中ij表示輸入點，n表示選擇點的個數(shù)，σ表示所選取點的方差，Id表示所選取點。
根據(jù)上式所得到的Id構成了集合T2。則測試用例的輸入域D=T1∪T2。根據(jù)邊界值和等價類相結(jié)合的方法將輸入域化分成L個子區(qū)域。即D=(D1,D2,…，DL)。
2測試用例可靠性評估
2.1基本概念
軟件可靠性模型通常分為三種：時間域可靠性模型、輸入域可靠性模型和混合可靠性模型。實際上，軟件黑盒測試的過程是從輸入域著手，反復有選擇性地隨機抽取輸入點集，通過觀察其輸入和輸出之間的映射關系得出其可靠性。下面給出一些測試過程中常用到的概念和度量。
定義1測試準則：測試準則是關于一組有限可枚舉的待測試目標（待測試的軟件部分）的判定規(guī)則，如果測試通過了判定規(guī)則的判定，則認為達到了測試準則，否則就沒有。假設i表示輸入數(shù)據(jù)，且i∈D，output表示輸出數(shù)據(jù)，也就是說如果輸入數(shù)據(jù)i滿足output=f(i)(i∈D)，就認為達到了判定準則，否則就沒有。
定義2測試子域：把測試用例的輸入域D按照上述二個步驟劃分成L個互不相交的子域D1,D2,…，DL，即D=D1∪D2∪…∪DL，且Di∩Dj=(i≠j且i,j=1,2,…,L),則Di稱為測試子域。
定義3測試可靠性因子：為了更好的判斷輸入和輸出是否滿足映射關系，特此引入功能性可靠因子c，其中c=1或c=0。當c=1時，表示輸入和輸出符合其映射關系；當c=0時，表示輸入和輸出不滿足其映射關系。
定義4缺陷影響因子：不同的缺陷對軟件可靠性的影響不一樣。通常測試人員將缺陷分為如下幾個級別：致命、嚴重、一般、輕微、建議。對應不同的級別應給予相應權重來描述它，以表示它對測試結(jié)果的影響。其中缺陷影響因子用γi表示，這里i=5，表示5個級別。根據(jù)經(jīng)驗可設γ=(10,5,2,1,0.5)。
軟件就好比一輛汽車，不同的缺陷、故障（缺陷因子不同）會產(chǎn)生不同的結(jié)果，就像座位和車剎的故障一樣，同樣是缺陷，但產(chǎn)生的結(jié)果不同。作為軟件的可靠性來說，應該把缺陷因子考慮到其中，這樣才能更好地度量和評價軟件可靠性。
假設輸入i產(chǎn)生缺陷的概率為P(i)，其中i∈D，根據(jù)定義3可將c表示為i的函數(shù)c(i)，它滿足c(i)=1或c(i)=0，根據(jù)定義4可將缺陷影響因子γ表示為i的函數(shù)γ(i)。則測試用例的可靠性可用(1)式表示：
2.2測試用例的可靠性評估
在軟件測試可靠性評估領域，所有的結(jié)果都是在一定假設條件下產(chǎn)生的，不論是JM模型、Musa模型或者NHPP模型，都是在一定的假設基礎上進行的。
根據(jù)等價類原理可知測試向量所產(chǎn)生的缺陷在各個子域內(nèi)出現(xiàn)的概率是均等的。同時，軟件的復雜性在觀測數(shù)據(jù)矩陣中也得到了很好的體現(xiàn)。根據(jù)等價類原理，可以計算出相應的可靠性模型。
推論1對任意一功能點進行一次有選擇性的隨機測試，其可靠度可表示為：
其中γi表示第i個缺陷影響因子，c/ij表示觀測結(jié)果。
證明假設對任意一個功能向量F進行測試，其輸入點集為：
根據(jù)其映射規(guī)則，通過定義3可以得出一組相應的矩陣C。它可表示為式(2)。
根據(jù)定義4可知每組輸入可能產(chǎn)生5種等級的缺陷，而每種等級的缺陷對軟件可靠度造成的影響是不一樣的，因此可把矩陣C分解成一個新矩陣C/，C/中包含了5種缺陷影響因子的信息。由于論文主要是計算軟件的可靠性，在定義3中已規(guī)定當輸入和輸出滿足映射關系時，c取1，否則取0。所以C/表示式(3)。
根據(jù)矩陣C/和(1)式可以得出軟件無缺陷運行的概率如(4)式所示。
根據(jù)(4)式可推知缺陷影響因子為γi的發(fā)生概率Pγ為：Pγ=1－PFi，從而可計算出軟件可靠度RFi如式(5)所示：
推論2測試用例在無缺陷下運行的概率為：
證明測試向量F1,F2,…,Fn相互獨立， 則可推出測試用例F的可靠度為各個測試向量可靠度的交集，表示為(7):
據(jù)推論1知測試用例的可靠度Rc=∏ni=1RFi， 從而可得出測試用例在無缺陷下運行的概率為
3軟件可靠性評估
3.1最大概率的EM算法
在文獻［5］中論述了EM算法在假設檢驗中的應用，本文將該方法引申到軟件測試可靠性評估計算上。
假設輸入點集為I，通過輸入和輸出的映射函數(shù)關系，觀測到I服從概率分布Pd(I)， Id。隨機變量I只是觀測數(shù)據(jù)的一部分，假設A表示與I有關的隨機事件，即A={R(I)>Rα}，R(I)表示通過隨機輸入I觀測到的似然統(tǒng)計量，Rα表示測試人員的期望值，且Rα∈［0,1］。這里所要求的是最大概率sup{Pd(A):d∈D0}，這里D0是D的子集。在假設檢驗中，最大概率可以是真實的檢驗水平，也可以是犯第1類或第2類錯誤的概率。
EM算法是用來求解似然函數(shù)最大值點的工具，所以，如果能夠?qū)⒏怕蔖d(A)看成似然函數(shù)的值，則可以利用EM算法得到最大概率sup{Pd(A):d∈D0}。
EM算法的基本步驟：
設f(y|d)是Y的概率函數(shù)。從一個初始點d∈D開始，則尋找sup{Pd(A):d∈D0}的算法由下面的兩步迭代而成(t=0,1,…)：
E步：給定現(xiàn)在的值d(t)后，對未知的對數(shù)似然函數(shù)l(d|Y)=log f(Y|d)求條件期望：
M步：最大化函數(shù)Q(d|d(t))，求取最大值點d(t+1)作為下一步迭代的值，即使得：
3.2基于測試用例的軟件可靠度檢驗
軟件測試是一個反復測試的過程，一個測試軟件包含多個測試用例，各個測試用例之間的關系是相互獨立的，假設測試軟件P包括m個測試用例，并且對該軟件進行了k次測試，根據(jù)推論2可計算出一個關于測試用例的觀測數(shù)據(jù)矩陣R如(8)式所示：
其中Rij表示對第i個測試用例進行第j次測試所得到的結(jié)果。其中經(jīng)過k次測試后，每個測試用例的可靠度可以取其算術平均值作為最后結(jié)果，其結(jié)果可表示為式(9)。
根據(jù)(8)、(9)式可推導出測試軟件P的最終矩陣表達式為式(10)：
下面利用R={R(c)1,…,R(c)m}對軟件可靠度RP進行檢驗。檢驗的問題是：
這里的RP表示測試員或者軟件使用者對軟件可靠度的期望值，如果測試軟件可靠度大于該期望值，則認為測試軟件的可靠度達到要求，否則，認為沒達到要求。根據(jù)式(8)可推出軟件的可靠度的極大似然估計為式(11)。
對于給定的檢驗水平α，假設A={R^p>Rα}，通常的檢驗方法應該選取R盡可能的小，對給定的水平α，其中臨界值Rα可以表示為式(12)。
通過上文分析，可得出RP的對數(shù)似然函數(shù)為式(13)。
其中，c是一個與Rij無關的常數(shù)且c=－m log k。
給定(R1,…,Rm)的一個初值(R(0)1,…,R(0)m)，則在已知l步迭代后，EM算法的E步是：
EM算法的M步是在RP=R1…Rm=RP下求出Q(R1,…,Rm,R(l)1,…,R(l)m)關于(R1,…,Rm)的最大值。其中可以利用Lagrange乘子法得到最大值點為R(l)ij=R(l)ij+λ,其中λ是方程∏mi=1∑kj=1(R(l)ij+λ)=RP的解。
這樣可得到一個序列{(R(l)1,…,R(l)m),l=1,2,…}。根據(jù)EM算法的一般原則，這個序列使得R(l)P{R^P>R}是單調(diào)不減的。如果初值選得適當，則方程也收斂得較快。
4試驗模擬
軟件可靠性模型主要是改進軟件開發(fā)過程和軟件可靠性的度量。基于測試用例的軟件可靠性評估模型是根據(jù)在在改善測試用例設計過程中通過對失效數(shù)據(jù)進行建模,并且通過EM算法來求其最小置信下限，真實地描述了軟件失效特征，理論上具有較高的預計精度和較好的適用性。
4.1測試用例可靠度計算
下面給出一個有關登錄原為：登陸系統(tǒng)的測試用例試驗數(shù)據(jù)，該用例包括3個測試向量，即，F(xiàn)c={F1,F2,F3}，根據(jù)定義4將其按照缺陷等級分成5個類別，其相關測試數(shù)據(jù)見表1。
缺陷因子對軟件本身的影響的情況下可計算出功能向量的可靠度RF=［0.9415,0.9658,0.962］和測試用例的可靠度Rc=0.9564。從測試結(jié)果來說，用戶和測試人員更容易接受包含缺陷影響因子的測試結(jié)果。
4.2適用性評價
本文所給出的軟件可靠性評估模型是基于數(shù)據(jù)域的基礎上提出的，而Nelson模型是數(shù)據(jù)域軟件可靠模型的代表。文章通過對上述登錄原為：登陸系統(tǒng)的模擬，得出了一組關于Nelson模型、傳統(tǒng)算法和基于測試用例模型的試驗數(shù)據(jù)（本文所提出的模型用TC模型表示）。
關鍵詞：邊坡穩(wěn)定；可靠度；非線性有限元
中圖分類號：U213.1+3 文獻標識碼： A
1.1研究歷史及現(xiàn)狀
1.1.1 邊坡穩(wěn)定確定性分析法研究概況
邊坡穩(wěn)定性分析方法有很多，大體上可以分為極限平衡條分法、有限元法、極限分析法(滑移線法)等，其中應用最廣泛的是前兩種方法。
極限平衡條分法是建立在莫爾一庫侖強度準則的基礎上的，其特點是只考慮靜力平衡條件和土的莫爾一庫侖破壞準則。對于邊坡穩(wěn)定性分析中大多數(shù)的靜不定問題，極限平衡條分法通過引入一些簡化假定來使問題變得靜定可解。極限分析法(滑移線法)與條分法的區(qū)別是滑移線法要求每一單元都達到了極限平衡狀態(tài)，而條分法只假定土體沿滑裂面達到了極限平衡。因此滑移線法得到的是一個保守解(上限解)，而條分法由于并不要求滑體內(nèi)的每一點均處于極限平衡，因此是下限解。
隨著計算機和有限元分析方法的發(fā)展，應用嚴格的應力應變分析方法分析邊坡穩(wěn)定性問題己成為可能。邊坡穩(wěn)定的有限元分析由于不必對一部分內(nèi)力和滑裂面形狀作出假定，使得分析研究成果的理論基礎更為嚴密，因而邊坡穩(wěn)定分析的有限元法也逐漸受到重視。
1.1.2 極限平衡條分法
目前常用的極限平衡條分法有：瑞典法、簡化Bishop法、Janbu法、Sarma法、Spencer法、Morgenstern-Price法等。
邊坡穩(wěn)定分析的極限平衡條分法大體上可分為兩個步驟，一是利用上述各種條分法對滑坡體內(nèi)某一滑裂面求其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：二是在眾多可能的滑裂面中，重復上述步驟，找出相應最小安全系數(shù)的臨界滑面。近年來，最優(yōu)化方法被廣泛應用于這一課題，這些方法總體上可以分為枚舉法、數(shù)值分析方法、非數(shù)值分析方法(如：模擬退火法，遺傳算法，神經(jīng)網(wǎng)絡法，螞蟻算法，仿生算法)等三類，它在邊坡穩(wěn)定分析中的應用研究十分活躍。
1.1.2.1 有限元法
和極限平衡條分法相比，有限元法能更好地反映邊坡巖土體的應力應變關系，并且不受邊坡幾何形狀和材料不均勻的限制，因而是邊坡穩(wěn)定性分析中一種較為理想的方法。邊坡穩(wěn)定性分析的有限元法大體上可以分為兩類：一是基于滑面應力分析的有限元法(Slip Surface Stress Analysis，簡稱SSA)，它是邊坡穩(wěn)定性有限元分析中一種常規(guī)的計算方法；二是基于強度折減的有限元法(Strength Reduction Method，簡稱SRM)，這種方法在國外興起于上世紀九十年代。
邊坡穩(wěn)定有限元法的重要研究內(nèi)容是如何將有限元計算結(jié)果與傳統(tǒng)的安全系數(shù)掛鉤，成為直接用于邊坡設計的判別依據(jù)。幾乎在有限元法開發(fā)的同時，研究者就開始了其與邊坡穩(wěn)定分析中傳統(tǒng)條分法關系的研究。
雖然在邊坡穩(wěn)定的有限元分析中可以考慮更為復雜的本構模型，但為了與成熟的極限平衡法相比較，目前工程中最普遍的還是采用Mohr-Coulomb(或Drucke-Prager)準則的理想彈塑性模型。至于選何種流動法則尚未取得共識，一部分學者認為剪脹角對邊坡穩(wěn)定性的影響不大；另一部分學者則認為不應忽視剪脹角對邊坡穩(wěn)定性的影響。
1.1..2.2 邊坡稚定的大變形有限元分析
經(jīng)典有限元法常假定邊坡在荷載作用下發(fā)生的應變是微小的，而實際上，邊坡的破壞往往伴隨著大變形條件。研究表明：當平均應變?yōu)?0%時，剪切帶內(nèi)的應變可高達40%.因此，應進行邊坡的大變形有限元可靠度分析。
大變形有限元分析已在結(jié)構工程及材料工程中得到廣泛應用。但由于巖土工程研究對象的復雜性，它在巖土工程中的應用還不多見，目前的研究多集中于土體的固結(jié)變形及流固禍合分析。李術才等也采用大變形理論對地下工程進行了分析探討。大變形理論在邊坡工程的應用相對很少，施斌等采用大變形有限元方法分析了邊坡體中各單元的應力及變形情況；周翠英等采用有限元強度折減法求解了考慮邊坡大變形情況時的邊坡總體安全系數(shù)。
由上述分析可見，大變形分析理論在邊坡工程中的研究還剛剛起步，而且還僅局限于定值法研究。因此，需進行邊坡工程的大變形有限元研究及相應的可靠度分析。
1.2可靠度分析方法研究概況
1.2..1結(jié)構可靠度理論研究
結(jié)構可靠度方法在結(jié)構設計中的應用，是其理論逐步發(fā)展和不斷完善的結(jié)果。早期的可靠度計算方法只是考慮隨機變量平均值和標準差的所謂“二階矩模式”，即現(xiàn)在的“中心點法”。由于中心點法不能考慮實際中的非正態(tài)隨機變量以及可靠指標的不惟一性等缺點，1974年Hasofer and Lind從兒何上對可靠指標進行了定義，將可靠指標定義為標準正態(tài)空間內(nèi)原點到極限狀態(tài)曲面的最短距離。對于非正態(tài)變量Rackwitz和 Fiessler提出一種當量正態(tài)轉(zhuǎn)換法，可把非正態(tài)變量變換為等價的正態(tài)變量，同時提出了求設計點的迭代算法。這種方法被國際結(jié)構安全度聯(lián)合委員會(JCSS)推薦使用，因而亦稱為JC法。對于隨機變量相關的情形，需要知道隨機變量的聯(lián)合概率分布函數(shù)，然后用Rosenblatt變換將相關的非正態(tài)隨機變量變?yōu)楠毩⒌臉藴收龖B(tài)隨機變量，這種方法統(tǒng)稱為驗算點法。
1.2.2結(jié)構可靠度理論在邊坡穩(wěn)定分析中的應用——邊坡穩(wěn)定的可靠度分析
隨著結(jié)構可靠度理論的發(fā)展，以及人們對邊坡工程中的不確定性認識的逐步深入，邊坡工程的可靠度分析也越來越受到重視。可靠度分析首次于70年代引入邊坡工程。Duncan針對當時的情況進行了當代水平評述。Ramly等就一個具體的邊坡問題全面闡述了可靠度方法在邊坡中的應用。上述文獻的共同特點是：將邊坡穩(wěn)定的各種極限平衡條分法與某種可靠度分析分析方法(主要是MFORM，F(xiàn)ORM，MCSM)相結(jié)合，從而得到邊坡的可靠指標或破壞概率。分析表明：可靠度分析中邊坡的最小可靠指標面與定值法分析中邊坡的最小安全系數(shù)面是不同的：邊坡穩(wěn)定的可靠度分析中，F(xiàn)ORM法從理論上比MFORM更合理，但由于MFORM法計算簡單，對于近似線性問題，其誤差也不大，因此MFORM與FORM都是邊坡工程中經(jīng)常使用的可靠度分析方法。
1.3 研究目的、意義和方向
1.3.1 研究目的
邊坡穩(wěn)定性分析方法的研究盡管是一個古老的課題，但隨著現(xiàn)代計算技術的進步及工程建設的要求，仍有很多內(nèi)容需要進一步探索。因此，本文的目的是探索一種新的邊坡穩(wěn)定可靠度分析方法—邊坡穩(wěn)定的非線性有限元可靠度分析方法。該方法應能反映實際巖土體的非線性性質(zhì)(如材料非線性，幾何非線性)和邊坡工程中的隨機不確定性，從而能更準確地評價邊坡工程的穩(wěn)定性；該方法應能得出邊坡體的整體可靠指標及相應的滑面位置，從而為滑坡災害的風險分析、風險管理、預測預報及加固設計提供科學依據(jù)，達到減災防災、安全經(jīng)濟的目的。
1.3.2 研究意義
該方法具有十分重要的科學意義及實用價值。從科學意義來看，該項目屬于力學前沿課題。它綜合了工程地質(zhì)學、巖土力學、彈塑性力學、非線性有限元方法、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、可靠度數(shù)學、計算機科學等多學科的知識，是一門交叉學科，其研究成果將促進各相關學科的發(fā)展。從實用價值來看，這種方法能更真實地反映邊坡工程的本質(zhì)規(guī)律，克服了現(xiàn)有邊坡穩(wěn)定性分析方法中含有諸多不合理簡化假設的限制，因而能更準確地評價邊坡的可靠度及破壞概率。工程人員利用這種方法可更好地考慮邊坡工程中各種不確定因素及各種復雜邊界條件對邊坡穩(wěn)定性的影響，可更科學地進行滑坡災害的風險分析、風險管理、預測預報及加固設計。
1.4 展望
利用非線性有限元法分析邊坡的可靠度，能反映實際巖土體的非線性性質(zhì)(如材料非線性，幾何非線性)和邊坡工程中的隨機不確定性，從而能更準確地評價邊坡工程的穩(wěn)定性；該方法應能得出邊坡體的整體可靠指標及相應的滑面位置，從而為滑坡災害的風險分析、風險管理、預測預報及加固設計提供科學依據(jù)，達到減災防災、安全經(jīng)濟的目的。但是，要深入研究邊坡工程的可靠度，仍有許多問題值得進一步探討。
參考文獻
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