岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (6): 1571-1584.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1527

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

考虑场地多源勘测数据三维空间相关性的土体 参数概率密度函数估计

杨智勇1,尹城川1,聂家岩2,黎学优1,祁小辉3   

  1. 1. 中山大学 土木工程学院,广东 珠海 519000;2. 清华大学 土木水利学院,北京 100084; 3. 诺森比亚大学 机械与建筑工程系,英国 纽卡斯尔
  • 收稿日期:2021-09-08 修回日期:2022-03-02 出版日期:2022-06-21 发布日期:2022-06-30
  • 作者简介:杨智勇,男,1989年生,博士,助理教授,主要从事岩土工程可靠度与风险分析方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.52109144,No.51909288);长江勘测规划设计研究院开放创新基金项目(No.CX2020K07)。

Probability density function estimation of geotechnical parameters considering the three-dimensional spatial variability based on multi-source site investigation data

YANG Zhi-yong1, YIN Cheng-chuan1, NIE Jia-yan2, LI Xue-you1, QI Xiao-hui3   

  1. 1. School of Civil Engineering, Sun Yat-Sen University, Zhuhai, Guangdong 519000, China; 2. School of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 3. Department of Mechanical and Construction Engineering, Northumbria University, Newcastle Upon Tyne, UK
  • Received:2021-09-08 Revised:2022-03-02 Online:2022-06-21 Published:2022-06-30
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(52109144, 51909288) and the Open Innovation Fund of Changjiang Institute of Survey, Planning, Design and Research (CX2020K07).

摘要: 岩土工程场地勘测数据一般包含多个土体参数的数据,这些数据不仅具有交叉相关性,而且具有三维空间自相关性。如何有效地利用这些数据去量化土体参数的不确定性是一个富有挑战性的问题。为此,提出了考虑多源勘测数据三维空间相关性的土体参数联合概率密度函数估计方法。首先介绍了基于单钻孔多源勘测数据(仅考虑勘测数据垂直相关性)的土体参数概率密度方法,在此基础上,提出了基于Gibbs抽样的考虑多钻孔多源勘测数据垂直和水平相关性的土体参数概率密度函数估计方法。最后以一模拟虚拟场地和美国德克萨斯州一实际场地为例阐明了所提方法的有效性。结果表明,所提方法能为融合多源勘测数据的场地土体参数不确定性量化提供一种有效分析工具。采用多钻孔勘测数据能够有效地降低土体参数的统计不确定性。

关键词: 场地勘测, 不确定性, 三维空间变异性, 多源勘测数据, Gibbs抽样

Abstract: Geotechnical site investigation may obtain the data of multiple soil parameters. These data for different soil parameters are cross-correlated and spatially correlated in the three-dimensional space. How to effectively use these site investigation data to quantify the uncertainties of soil parameters remains a challenging issue. To address this issue, this paper proposes a joint probability density function (PDF) estimation method of geotechnical parameters based on multi-source site investigation data with consideration of the three-dimensional spatial variability of these geotechnical parameters. The paper first briefly reviews the PDF estimation method based on multi-source investigation data at a single sounding that only considers the spatial variability in the vertical direction. The Gibbs sampler-based method is then proposed to estimate the joint PDF of geotechnical parameters based on multi-source site investigation data at multiple soundings by taking the three-dimensional spatial variability of these soil parameters into consideration. A simulated virtual site and a practical site at Texas USA are employed to demonstrate the performance of the proposed method. It is shown that the proposed method can provide an effective tool for uncertainty quantification with multi-source investigation data. Compared with the single sounding method, the proposed method can effectively reduce the statistical uncertainty.

Key words: site investigation, uncertainty, three-dimensional spatial variability, multi-source site investigation data, Gibbs sampler

中图分类号: 

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