倒边盖挖逆作法基坑支护结构可靠性分析

摘要

为了解决采用标准Monte Carlo法计算复杂基坑工程上常见小概率失效，导致计算效率低的问题，以南京市湖南路地下商业街工程为工程背景，首先，将随机响应面法与基坑工程三维模型相结合，求解极限功能函数的响应面方程，并用标准Monte Carlo法计算失效概率和可靠指标，探讨采用倒边盖挖逆作法作为基坑支护结构施工方法的可行性；其次，基于该响应面方程，以土体的弹性模量为随机变量参数，采用马尔可夫链蒙特卡罗子集模拟法(MCMC子集模拟法)计算基坑支护结构的失效概率，并与标准Monte Carlo法结果进行对比分析。结果表明：当支护结构最大侧移控制指标为25 mm时，计算得到的可靠指标均大于4.6,即采用倒边盖挖逆作法施工过程中基坑是安全的；10万次和50万次标准Monte Carlo法计算得到的失效概率均为零，说明对于标准Monte Carlo法，在计算小概率失效问题时10万与50万的样本量是不足的；而MCMC子集模拟法用2.98万个样本计算出的结果与标准Monte Carlo法采用100万个样本计算的结果相对误差仅为1.7%,表明MCMC子集模拟法对于小概率失效问题求解的优势。所提算法在一定程度上提高了计算结构系统小概率失效问题的效率，对结构系统可靠性的相关研究具有一定参考价值。

关键词

地下工程 / 基坑 / 可靠度 / 随机响应面法 / Monte Carlo法 / MCMC子集模拟法

基金资助

国家自然科学基金(41672257); 浙江省交通运输厅科技计划项目(2020014)