[發明專利]一種邊坡可靠度評估方法

有效

• 申請號: 202011276802.7
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112329349B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 劉磊磊;李京澤;張紹和;黃詩雅;吳晶晶
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F111/08
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發明公開了一種邊坡可靠度評估方法，所述評估方法包括構建含有雙參數相關函數的克里金代理模型的過程。該評估方法可在少量的確定性邊坡穩定性分析下，獲得精度高、準確度高、穩定性好的評估結果且評估過程簡單靈活。

技術領域

本發明涉及邊坡工程評估的技術領域。

背景技術

由于不確定性在巖土工程中廣泛且客觀存在，工程上慣用的確定性邊坡穩定性分析方法，如有限元法和極限平衡法，利用安全系數來衡量邊坡的安全狀態，存在一定的局限性。因此，近年來邊坡可靠度作為評判邊坡穩定性及不確定性的重要指標在工程上逐漸受到重視。然而，可靠度分析方法一般較上述傳統方法計算量大、計算時間長、占用計算資源多。尤其采用蒙特卡洛模擬方法時，計算效率低下問題變得更為突出。因此，如何準確、高效地計算邊坡可靠度有著非常重要的理論意義與工程價值。

針對上述計算效率問題，代理模型被廣泛地提出并應用于邊坡可靠度評估中。在各種代理模型中，克里金法由于能精確地預測未知點結果且具有評估預測結果不確定性的能力而得到了廣泛的應用。一般而言，該方法主要使用理論相關函數對觀測數據相關結構進行建模。但相關函數對預測結果有著重要的影響，因此如何選取合適的相關函數在克里金法中至關重要。然而，現有方法一般基于經驗從不同單參數理論相關函數中隨機選取一種函數模型，如單指數型、平方指數型等，給克里金法的實施過程增加了模型不確定性，進而導致預測結果與實際情況產生偏差，最終影響其對于可靠度的準確評估。

發明內容

本發明的目的在于提出一種可自適應選取相關函數的邊坡可靠度評估方法，該方法對可靠度的評估穩定性好，精度高，靈活準確。

本發明首先提供了如下的技術方案：

一種邊坡可靠度評估方法，其包括構建含有雙參數相關函數的克里金代理模型。

根據本發明的一些優選實施方式，所述雙參數相關函數設置為：

其中，ρ表示樣本點之間的相關性；d表示樣本點之間的距離；v表示平滑系數，其取值范圍為0＜v≤∞；θ表示相關系數；Γ(·)表示伽瑪函數；K_v(·)表示v階第二種修正貝塞爾函數。

該實施方式中，所述雙參數相關函數為一維狀態下的雙參數相關函數。

根據本發明的一些優選實施方式，所述雙參數相關函數設置為：

其中，m表示輸入數據維度，θ與v分別表示多維向量形式的相關系數及平滑系數。

該實施方式中，所述雙參數相關函數為多維狀態下的雙參數相關函數。

根據本發明的一些優選實施方式，所述評估方法還包括通過遺傳算法獲得所述克里金代理模型的雙參數最優值。

根據本發明的一些優選實施方式，所述克里金代理模型的優化目標函數設置如下：

其中，σ²表示方差，R表示相關矩陣。

根據本發明的一些優選實施方式，所述相關矩陣設置如下：

其中，x₁至x_m表示輸入變量，ρ(x_i，x_j)表示變量間相關性。

根據本發明的一些優選實施方式，所述克里金代理模型的隨機誤差項z(x)設置如下：