NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ KHÔNG CHẮC CHẮN TRONG SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỊA KT ĐẾN CƯỜNG ĐỘ VÀ BIẾN DẠNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ KHÔNG CHẮC CHẮN TRONG SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỊA KT ĐẾN CƯỜNG ĐỘ VÀ BIẾN DẠNG. Được trình bày bởi PGS.TS Dương Hồng Thẩm, Phó Trưởng khoa Xây Dựng & Điện, Đại Học Mở TP. HCM.

• Ý NGHĨA ĐỘ TIN CẬY

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SỰ KHÔNG CHẮC

CHẮN TRONG BÀI TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT

• HỆ SỐ AN TOÀN (CƯỜNG ĐỘ)

• ĐỘ LÚN (BIẾN DẠNG)

5 THÍ DỤ MINH HỌA

6 KẾT LUẬN

1 LÝ DO NGHIÊN CỨU SỰ KHÔNG CHẮC CHẮN TRONG ĐỊA KỸ THUẬT

THIẾU THÔNG TIN (HỒ SƠ KHẢO SÁT)

LỆCH GIỮA QUAN TRẮC VỚI ƢỚC TÍNH

LỆCH GIỮA CÁC LẦN LÀM THÍ NGHIỆM, CÁC PHÒNG TN

CÔNG TRÌNH QUA NHỮNG VÙNG ĐỊA CHẤT KHÁC NHAU

SỬ DỤNG CÁC MÔ HÌNH TÍNH TOÁN (KHÔNG CHẮC CHẮN VỀ MÔ

HÌNH)

Hố khoan theo khoảng cách quy định

MẪU XÁO TRỘN HAY KHÔNG?

ĐỦ CHI PHÍ ĐỂ KHẢO SÁT ĐẦY ĐỦ, ĐÚNG

VÀ KỸ HAY KHÔNG ?

XUẤT PHÁT ĐIỂM CHO CHIỀU SÂU HỐ KHOAN

MẪU XÁO TRỘN HAY KHÔNG?

ĐỦ CHI PHÍ ĐỂ KHẢO SÁT ĐẦY ĐỦ, ĐÚNG

VÀ KỸ HAY KHÔNG ?

SỰ KHÔNG CHẮC CHẮN CỦA SỐ LIỆU = ?

NÊN ĐƯỢC ĐÁNH GIÁ TỪ VĂN LIỆU KHOA HỌC, SO SÁNH THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH THÍCH HỢP VỚI TÍNH TOÁN “TẤT ĐỊNH DETERMINISTIC”, Ý KIẾN “CHUYÊN GIA”,

ĐIỂN CỐ TƯƠNG TỰ CỦA NGUYÊN BẢN…

SỰ KHÔNG CHẮC CHẮN CỦA SỐ LIỆU TỐT NHẤT ĐƯỢC XÉT NHƯ THẾ NÀO ? Có 3 kiểu:

- THỪA SỐ/NHÂN TỐ TOÀN CỤC TRÊN HÀM TRẠNG THÁI GIỚI HẠN

- THỪA SỐ/NHÂN TỐ TRÊN MỖI BIẾN/THAM SỐ CỦA PHÂN TÍCH

- THỪA SỐ/NHÂN TỐ TRÊN NHỮNG THÀNH PHẦN CỦA PHÂN TÍCH (ma sát hông

mỗi lớp, khả năng chịu mũi khi tính KN chịu tải dọc trục của cọc)

- Địa kỹ thuật hiện trường CPT, SPT, DMT, TN các chỉ số, tương quan kinh nghiệm

- Bàn nén hiện trường, Thí nghiệm cơ bản mẫu chọn lọc, tương quan hiện trường

SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT BIẾN ĐỘNG? C.O.V!

) (

] 0 )

(

[

X G

XÁC SUẤT CỦA SỰ PHÁ HOẠI P F

s s

XÁC SUẤT CỦA SỰ PHÁ HOẠI P F

(USA Corps of Engineers)

Mức an toàn Chỉ số tin cậy β Xác suất phá hoại

Ý NGHĨA CỦA ĐỘ TIN CẬY CẤP 1 (FORM)

HSAT<1

HSAT>1

Giá trịtrung bình của Z

BIẾN NGẪU NHIÊN Z1

Trong không gian Gaussian tiêu chuẩn

Độ tin cậy β = Khoảng cách ngắn nhất, nếu xem điểm trung bình là gốc

…điểm thiết kế

TẬP CÁC BIẾN ĐẦU VÀO (4-5 BIẾN)

GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP ĐỘ TIN

CẬY

MỤC TIÊU CỦA PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY = ĐỘ TIN CẬY

XÁC ĐỊNH CÁC GIÁ TRỊ CỦA THAM SỐ ĐẦU VÀO ĐỂ ĐẠT MỘT ĐỘ TIN

CẬY CHO TRƯỚC = THIẾT KẾ TRÊN NỀN ĐỘ TIN CẬY

 4 BƯỚC CỦA PHƯƠNG PHÁP CHUỖI TAYLOR

1 Xác định giá trị chắc là xảy ra nhiều nhất của các tham số liên quan bài toán và tính hệ số an toàn theo cách thông thường,

gọi FMLV (MOST LIKELY VALUES OF SAFETY FACTOR)

2 Tính độ lệch tiêu chuẩn của những biến / tham

số có khả năng chứa đựng sự không chắc chắn

3 Tính HSAT với mỗi tham số gia tăng (F+) và giảm bớt (F-) 1 độ lệch chuẩn của giá trị FMLV TA CÓ 2N tính toán (N là số tham số

có thay đổi = tham số không chắc chắn) Tính ΔF = (F+) - (F-)

3 2

2 2

1

) 2

(

) 2

(

) 2

(

) 2

F

V 



4 Dùng giá trị FMLV từ bước 1 và giá trị VF ở bước 3 để xác định xác suất phá hoại (bảng lập sẵn hoặc 1 trong các phương pháp

khác )

PHƯƠNG PHÁP CHUỖI TAY LO

Thí dụ:

Chín mẫu đất lấy rải rác khắp khu vực khảo sát (chiều dày lớp 10m)

đem về PTN xác định mật độ, qua thí nghiệm xác định trị trung bình

TRUNG BÌNH

ĐỘ LỆCH CHUẨN

Nói lên trị TRUNG BÌNH của thông số

Nói lên thông tin về sự rải rác xung quanh trị TRUNG BÌNH của thông số

HS CỦA SỰ BIẾN THIÊN C.O.V

CHUẨN HÓA SỰ BIẾN THIÊN ĐỂ NHỮNG BIẾN THIÊN CỦA TÍNH CHẤT VỚI ĐỘ LỚN TRUNG BÌNH KHÁC NHAU

CÓ THỂ DỄ DÀNG ĐƯỢC SO SÁNH

MODE TRỊ SỐ ĐO ĐƯỢC THƯỜNG NHẤT

KURTOSIS ĐỘ NGHIÊNG XÉO CỦA ĐƯỜNG CONG PHÂN PHỐI

MEDIAN (TRUNG VỊ) 25% CỦA NHỮNG GIÁ TRỊ Z LÀ NHỎ HƠN VÀ 25%

CỦA NHỮNG GIÁ TRỊ Z LÀ LỚN HƠN

MEDIAN (TRUNG VỊ) 25% CỦA NHỮNG GIÁ TRỊ Z LÀ NHỎ HƠN VÀ 25%

CỦA NHỮNG GIÁ TRỊ Z LÀ LỚN HƠN

TRUNG BÌNH MEDIAN (TRUNG VỊ) KIỂU CỦA PP

HÀM MẬT ĐỘ XÁC SUẤT

(Tần suất phân phối của thông số z)

HÀM PHÂN PHỐI TÍCH LŨY

định nghĩa:

Diện tích dưới đường cong này = 1

Tính chất z mà log của nó là 1 phân phối bình thường thì ta nói phân phối log-normal

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

SỰ KHÔNG CHẮC CHẮN TRONG BÀI TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT

MÔ PHỎNG LẬP ĐI LẬP LẠI LỜI GIẢI CỦA BÀI TOÁN MỘT CÁCH NGẪU

CÓ THỂ ĐƯỢC TỐI ƯU HÓA BẰNG CÁCH CHỌN MẪU CÓ TỔ CHỨC GIẢM ĐÁNG KỂ SỐ MÔ PHỎNG CẦN ĐỂ CÓ ĐƯỢC 1 PHÂN PHỐI

ĐÁNG TIN CẬY CÁC ĐÁP ỨNG ĐẦU RA

16/04/2014

PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO

UPDATING BAYESIAN LÀ PP LIÊN HỆ ỨNG XỬ TIÊN ĐOÁN NHỜ VÀO QUAN TRẮC CẬP NHẬT THÍ DỤ: TÍNH LẠI CẬP NHẬT HỆ SỐ AN

TOÀN/ĐỘ LÚN DỰA TRÊN CƠ SỞ CỦA SỐ LIỆU QUAN TRẮC ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG ; HAY LÀ CẬP NHẬT KNCT CỦA CỌC DỰA TRÊN SỐ LIỆU ĐÓNG CỌC VÀ/HOẶC SỐ LIỆU ĐO, KNCT DỰA TRÊN KẾT QUẢ NÉN TĨNH,

PHƯƠNG PHÁP BAYESIAN

PHƯƠNG PHÁP ĐỘ TIN CẬY CẤP 1

(FORM) Chuyển đổi 1 biến tổng quát thành vecto

Gaussian tiêu chuẩn Định vị điểm có mật độ xác suất cực đại (chắc là phá hoại nhất) Đó là điểm thiết kế , gọi là điểm β bên trong miền phá hoại

Ước tính Xác suất phá hoại Pf = φ (- β) trong đó φ (-)

là hàm phân phối tích lũy tiêu chuẩn Gaussian

điểm β (điểm thiết kế và biểu thị của β được thể hiện trong hình dưới

đây:

2 2

Q R

Q R

, Q

R 



Bước 1: Chọn xác suất phá hoại mục tiêu PF

và định nghĩa nó Xác suất phá hoại này cần được chọn có xét

đến chi phí giá thành, hậu quả của phá hoại, phán quyết về kỹ

thuật, có khi dựa vào chính trị và kinh nghiệm Dựa vào các văn

liệu khoa học đã được đúc kết [6], xác suất xảy ra sự cố công

trình dân dụng công chánh là trong khoảng 10-3 đến 10-4 Cho

nên khi thiết kế công trình theo chỉ số độ tin cậy cần lấy xác

suất phá hoại trong khoảng này.

Bước 2: Tính chỉ số độ tin cậy β Nếu R và Q là hai

biến bình thường độc lập thống kê, thí dụ R là sức chịu tải, Q là

tải trọng, nghiên cứu của Hasofer – Lind (1974) đã đưa ra chỉ số

độ tin cậy được tính bởi công thức sau:

= độ lệch chuẩn của sức chịu và của tải trong, theo thứ tự đó

λR , λQ = giá trị trung bình của sức chịu và của tải trọng , theo thứ tự đó.

q q c

g( ' ,  ' )  

Bước 3: Tìm trị số bình quân của sức chịu, sao cho đạt được giá trị β ở

bước 2

Hàm trạng thái giới hạn (limit state function) được ký hiệu là hàm G, được định

nghĩa tổng quát như sau:

G(X) = R(X) – Q(X)

thì chỉ số độ tin cậy β được xác định như sau:

) (

) (

Lấy thí dụ từ một trong những bài toán kỹ thuật

thông thường là

HỆ SỐ AN TOÀN

? ?

?

Thí dụ BÀI TOÁN TƯỜNG CHẮN

HỘP ĐEN CÔNG THỨC/CHƯƠNG

TRÌNHTÍNH TOÁN HỆ

Độ lệch chuẩn σ của các biến, hệ số an

toàn

ΔF1Dung trọng

Góc ma sát trong

ΔF2

Dung trọng đất đắp

Hệ số biến thiên của Hệ số an toàn VF

(C.O.V của Hệ số an toàn)

Tra bảng Xác suất HSAT <1 dựa trên phân phối log bình thường

Xác suất (%) Đánh giá độ

tin cậy

2 4 2

3 2

2 2

1

) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2

BẢNG NÀY CÓ GIÁ TRỊ THAM KHẢO

N CỠ MẪU = SỐ LƯỢNG THU THẬP CỦA BIẾN X

THÔNG SỐ ĐỊA CHẤT CÓ TRỊ TRUNG BÌNH

5 MỘT BÀI THÍ DỤ

(NHÂN DỊP TP.HCM SẮP XÂY DỰNG 1 ĐOẠN HẦM)

Hàm trạng thái giới hạn cho bài toán cường độ là:

g(c’,φ’) = q­t – qcollapse

qt là áp lực mặt đào và qcollapse được tính từ giá trị trung bình của c’ và

φ’ *3+ Vermeer et al và Rush đã chỉ ra [9]:

0 ' tan 9

Mức an toàn Chỉ số tin cậy β Xác suất phá hoại

Số mẫu thử tối thiểu N Tùy mức độ tin cậy

s = độ lệch tiêu chuẩn

d = % định trước của giá trị thực có mức độtin cậy α

m = trị trung bình

SỐ MẪU TỐI THIỂU

của trị trung bình m)

Hình 3: Các thông số và biến của bài toán đào hầm [3]

BÀI TOÁN ĐÀO HẦM GÂY LÚN CÔNG TRÌNH XUNG QUANH

DÙNG PLAXIS ĐỂ TÍNH RA ĐỘ LÚN

Để đánh giá hậu quả của tình trạng phân tán của chỉ tiêu

cơ lý đất trong không gian, ta đưa vào hàm trạng thái giới

hạn là hiệu của góc nghiêng giới hạn với góc nghiêng tính

bằng phần mềm của tòa nhà trong vùng bị ảnh hưởng lún

lệch do đào hầm

Hàm trạng thái giới hạn là g(α) = α­gh - α

CHO THÔNG SỐ MÔ HÌNH THAY ĐỔI TÍNH RA ĐỘ LÚN

Hình 3: Các thông số và biến của bài toán đào hầm [3]

) ( ]

0 )

( [

X G

P

TÍNH XÁC SUẤT PHÁ HOẠI, SUY RA ĐỘ TIN CẬY

CÓ THỂ GIÚP HỖ TRỢ THIẾT KẾ = GIẢI PHÁP RBD

(THIẾT KẾ TRÊN NỀN ĐỘ TIN CẬY)

XIN CẢM ƠN SỰ QUAN TÂM

CỦA CÁC BẠN