HWRU-CE project - TUDelft
82

CHƯƠNG 7 – PHÂN BỐ CỦA CÁC BIẾN NGẪU NHIÊN ẢNH HƯỞNG ðẾN XÁC
SUẤT XẢY RA SỰ CỐTrong Chương 6 ñã ñề cập ñến phương pháp xây dựng các cơ chế phá hỏng có thể xảy ra ñối
với ñê biển nói riêng và công trình biển nói chung. Bao gồm:
Cơ chế sóng tràn
Cơ chế chảy tràn
Cơ chế trượt
Cơ chế ñẩy trồi/xói ngầm
Cơ chế xói thân ñê do hư hỏng kết cấu bảo vệ mái ñê
ðẩy trồi/xói ngầm công trình thuỷ công
Hư hỏng thiết bị ñóng mở cửa van/sai sót trong ñiều hành ñóng mở
Cơ chế xói mòn ñụn cát.
Các cơ chế trên ñều có thể xây dựng ñược các hàm tin cậy tương ứng. Sau khi có các hàm tin
cậy, công việc quan trọng tiếp theo là tìm các hàm phân bố xác suất phù hợp với các biến
ngẫu nhiên liên quan. Chương này sẽ giả quyết vấn ñề ñó bằng cách trình bày ñặc ñiểm của
các biến ngẫu nhiên (loại phân bố và thông số thống kê) trong hàm tin cậy. Mỗi biến ngẫu
nhiên riêng biệt sẽ ñược mô tả và sử dụng bằng một hàm mật ñộ phân bố xác suất gần ñúng.
Các cụm từ viết tắt sau ñây dùng ñể biểu diễn ký hiệu cho các hàm phân bố xác suất thống kê:
exp = exponential
gum = Gumbel
log = lognormal
nor = normal (Gaussian)
par = Pareto
wei = Weibull
Mật ñộ xác suất của các hàm phân bố ñược cung cấp thêm trong phụ lục cuối chương này.

x
là hằng số tương quan,
d
x
là hệ số tương quan khoảng cách
ðối với quá trình vật lý (sự biến ñổi ngẫu nhiên theo thời gian) thường ñược biểu diễn theo
mô hình Ferry Borges-Castanheta dưới dạng rời rạc trong khoảng thời gian t và hệ số tương
quan
ρ
t
. Hình 7.2 trình bày khái quát quy trình này.
Tóm tắt:
Phần lớn các biến ngẫu nhiên (trường hay quy trình) ñược mô tả bởi:
•

Loại phân phối
•

Giá trị trung bình
•

ðộ lệch chuẩn
σ
và sai số quân phương V
•

Hàm tương quan phân bố không gian với thông số d
x
và
ρ

7.2 Các thông số của biên ñịa kỹ thuật
Xem xét các thông số ñộ bền coi là biến ngẫu nhiên trong bài toán ñịa kỹ thuật như lực dính
ñơn vị, c’, và góc nghỉ tự nhiên, tan(
ϕ
’), khi ñó cần phải xem xét phân bố của các biến ngẫu
nhiên này là phân bố trong không gian 3 chiều. Hàm tương quan thường dùng có dạng như
sau:

Trong ñó:
r
x

= khoảng cách theo phương ngang giữa 2 ñiểm
r
z
= khoảng cách theo phương thẳng ñứng giữa 2 ñiểm
d
x
= tương quan khoảng cách theo phương ngang
d
z
= tương quan khoảng cách theo phương thẳng ñứng
α
= tỉ số dao ñộng
Tại Hà Lan, theo kinh nghiệm tỉ số dao ñộng thô ñối với ñất: d
x
= 30 – 70m và d
z
= 0.25 - 0.5
m.

=
σ
2
f
+
σ
2
c

Tỉ số dao ñộng
α
ñược xác ñịnh theo:
α
=
σ
2
f
/
σ
2
c
Nếu chọn
α
=1, tức là
σ
2
c
=0. Trong trường hợp này mô hình suy giảm về mô hình một chiều
thường ñược sử dụng trong các tài liệu hướng dẫn hiện hành. Kết quả của mô hình này là xác
ñịnh trị trung bình của cả khu vực chỉ dựa vào trung bình thống kê theo phương thẳng ñứng.

d
ðộ sâu mực nước m Nor nom 0,3m

7.3.2 Các biến liên quan ñến xác ñịnh kích thước hình học mặt cắt ñê
Biến ngẫu nhiên quan trọng nhất trong xác ñịnh kích thước hình học mặt cắt ñê là cao trình
ñỉnh ñê. Dữ liệu thực tế có sẵn về các thông số thường không ñầy ñủ. Trong bảng 7.2 là kết
quả phân tích ñược từ một bộ số liệu. Các dữ liệu khác chỉ là ước lượng theo kinh nghiệm.
Bảng 7.2 Các biến ñể xác ñịnh kích thước mặt cắt thiết kế ñê.
Thông số
thống kê
Tham số
phân phối
không gian

Tham số
phân phối
thời gian
X
Mô tả biến
ðơn

vị
Kiểu
phân

phối
ðộ lớn

ðộ lệch


=0,05 150 0 - -
B
Chiều rộng cơ ñê m Nor Nom
σ
=0,15
300 0 - -
H
b
Cao trình cơ m Nor Nom
σ
=0,2
300 0 - -
D
Chiều sâu nước m Nor Nom
σ
=0,3
900 0 year

0,57.4 Tổng kết chung
Sau khi liệt kê các cơ chế phá hỏng có thể xảy ra, tiến hành xây dựng hàm tin cậy cho từng cơ
chế theo phương pháp trong Chương 6. Phần trên của chương 7 trình bày tổng quát về các ñặc
ñiểm chung của các biến ngẫu nhiên và phân bố của nó trong khi giải hàm tin cậy cho từng cơ
chế. Sau khi có các biến ngẫu nhiên và phân bố của nó có thể xác ñịnh xác suất xảy ra sự cố
của từng cơ chế phá hỏng, áp dụng các phương pháp tính toán cấp ñộ III hoàn chỉnh hoặc
phương pháp gần ñúng cấp ñộ II. Cuối cùng cần tiến hành tổng hợp xác suất xảy ra sự cố tổng
cộng bằng cách kết hợp tất cả các cơ chể phá hỏng dựa trên mối quan hệ phụ thuộc thống kê
của chúng. Tổng hợp các bước thực hiện 1 bài toán phân tích an toàn công trình bảo vệ bờ