Reliability-based Design in Geotechnical Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Phoon, Kok-Kwang 编

出品人:

页数:544

译者:

出版时间:2008-6

价格:$ 192.10

装帧:

isbn号码:9780415396301

丛书系列:

图书标签:

• 专业
• Geotechnical Engineering
• Reliability
• Probabilistic Design
• Foundation Engineering
• Slope Stability
• Risk Assessment
• Geotechnical Risk
• Bearing Capacity
• Soil Mechanics
• Reliability-Based Design

好的，这是一本关于岩土工程可靠性设计理论与实践的图书简介，内容详实，旨在全面介绍该领域的关键概念、方法和应用，同时不涉及特定书籍的详细内容。 --- 《岩土工程可靠性设计：理论、方法与应用实践》 图书简介 引言：从确定性到概率性思维的范式转变 岩土工程领域长期以来依赖于基于经验和保守系数的确定性设计方法。然而，随着工程复杂性的增加、对安全性和经济性要求的提高，以及对地质不确定性认识的深化，传统的确定性方法已逐渐暴露出其局限性。当代岩土工程正经历一场深刻的范式转变，即向基于概率和可靠性的设计方法的过渡。本书旨在全面、系统地阐述岩土工程可靠性设计的核心理论框架、分析工具以及实际工程中的应用策略。 本书不仅是一本理论教材，更是一本面向实践工程师和研究人员的参考指南，旨在弥合理论研究与工程实践之间的鸿沟。它强调，可靠性设计并非简单地用统计参数取代经验系数，而是一套系统化的风险管理和决策支持工具，其目标是在满足预定安全目标的前提下，实现资源的最优化配置。 第一部分：可靠性设计的基础理论与概率论基础 本书首先构建了可靠性分析的理论基石。这部分内容深入探讨了工程实践中不确定性的本质及其来源，包括地质条件、材料参数、荷载作用和分析模型本身的内在变异性。 1.1 不确定性与变异性：岩土工程数据的挑战 详细讨论了随机变量、概率分布函数的选择与拟合。重点分析了岩土工程中最常见的概率分布，如对数正态分布、正态分布、威布尔分布等，并介绍了如何利用有限的现场勘察数据进行可靠的统计推断。特别关注了空间变异性的描述，如地质场的不均匀性，并介绍了克里金（Kriging）等空间插值方法在工程评估中的应用潜力。 1.2 性能函数与失效概率的定义 清晰定义了岩土工程中的“性能函数”（Performance Function）或“极限状态函数”（Limit State Function），它是区分结构安全与失效的数学边界。随后，本书详尽介绍了可靠性分析的核心——失效概率（Probability of Failure, $P_f$）的计算方法。这包括对一次二阶矩（First-Order Second-Moment, FOSM）方法、切线法（Hasofer-Lind Method）以及更精确的基于积分方法的介绍，使读者能够理解如何将复杂的岩土行为转化为可计算的概率指标。 第二部分：可靠性分析方法与计算工具 本部分将理论知识转化为可操作的计算工具，重点介绍了现代可靠性分析中应用最广泛的数值方法。 2.1 极限状态设计：基于极限平衡与变形控制 在岩土工程中，可靠性设计不仅要考虑极限平衡失稳（如边坡滑坡、地基承载力破坏），还要考虑服务性极限状态（如过大的沉降或变形）。本书阐述了如何将这些不同的失效模式纳入统一的可靠性框架中，并探讨了在确定性极限平衡或有限元分析结果的基础上，如何评估其概率性能。 2.2 蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation, MCS） 作为最直观且通用的方法，MCS在本书中占据重要地位。详细介绍了如何构建高效的MCS模型，如何通过随机抽样评估复杂的非线性系统失效概率。同时，也讨论了标准MCS的局限性以及如何使用如重要性抽样（Importance Sampling）等高级技术来提高收敛速度和精度。 2.3 二阶可靠性指标（FORM）与先进算法 深入讲解了基于可靠性指标 $eta$ 的评估方法，这是现代可靠性理论的核心量度。系统地介绍了FORM（如HLRF方法）如何通过迭代逼近，找到性能函数等值面上的最近点（Hasofer-Lind Point），从而高效地计算出可靠性指标。此外，还引入了先进的基于响应面法（Response Surface Method, RSM）和先进一阶/二阶方法（AFORM/SORM）在处理高维和非线性问题时的应用。 第三部分：可靠性校准与设计标准 可靠性设计体系的最终目标是实现一个统一的、目标导向的设计规范。本部分聚焦于如何将分析结果转化为实际工程标准。 3.1 目标可靠性指标的确定 讨论了如何根据工程的社会经济背景、潜在的后果（如人员伤亡、经济损失）来设定恰当的目标可靠性指标 $eta_{ ext{target}}$。这涉及到风险评估、损失函数建模以及成本效益分析。 3.2 荷载与抗力分项系数的校准 这是连接分析与规范的关键环节。本书详细阐述了如何利用可靠性分析结果，对现有或拟议的设计规范中的分项系数（Load Factors and Resistance Factors）进行系统校准。重点介绍了贝叶斯方法在系数校准中的应用，这使得我们能够将新的勘察数据纳入系数的优化过程中，从而实现更具适应性的设计。 第四部分：可靠性设计在关键岩土工程中的应用 本书的最后一部分将理论和方法应用于具体的工程实例，展示可靠性设计的实用价值。 4.1 边坡稳定性可靠性分析 探讨了在降雨入渗、地震作用下边坡稳定性的概率评估。分析了土体的内摩擦角、粘聚力、地下水位等参数对边坡失效概率的影响，并展示了如何利用可靠性方法优化边坡支护设计，平衡安全与开挖成本。 4.2 浅基础与深基础的承载力可靠性 针对地基承载力，分析了土层强度不均匀性对最终承载力的影响。介绍了如何结合统计模型和现场测试数据，评估不同基础形式（如桩基、筏板基础）在面对随机荷载和随机土层时的可靠性水平。 4.3 地下结构与挡土结构设计 涵盖了地下室、隧道衬砌等结构在土压力作用下的可靠性分析。重点讨论了由于模型简化（如采用朗金土压力理论与更复杂的数值模拟）引入的不确定性，以及如何通过可靠性分析来指导衬砌厚度、锚固设计等关键决策。 结论与展望 本书总结了岩土工程可靠性设计的核心价值——提供一个量化风险、支持决策的框架。展望未来，本书强调了在人工智能和大数据背景下，可靠性方法将如何与机器学习、高精度地质模型集成，以实现更具韧性和适应性的未来岩土工程设计。 ---

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