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孙一清, 杜一峰, 杨庆庆, 王桂智, 甘 磊, 周东昊, 陈官运, 冯先伟.全因子试验设计的土坝变形参数全局敏感性分析水资源与水工程学报[J].,2022,33(3):182-190
全因子试验设计的土坝变形参数全局敏感性分析
Global sensitivity analysis of earth dam deformation parameters by full factorial DOE
  
DOI:10.11705/j.issn.1672-643X.2022.03.24
中文关键词:  均质土坝  有限元分析  变形参数  全局敏感性分析  Plackett-Burman试验设计  全因子试验
英文关键词:homogeneous earth dam  finite element analysis  deformation parameter  global sensitivity analysis  Plackett-Burman design of experiments  full factorial design of experiments
基金项目:国家自然科学基金雅砻江联合基金项目(U1765205);国家自然科学基金项目(52179130);国家重点研发计划(2019YFC1510802);国家自然科学基金青年项目(51609073);江苏省自然科学基金项目(BK20201312);江苏高校优势学科建设工程项目(水利工程)(YS11001)
作者单位
孙一清1, 杜一峰2, 杨庆庆3, 王桂智4, 甘 磊1, 周东昊1, 陈官运1, 冯先伟1 (1.河海大学 水利水电学院 江苏 南京 210098
2.上海市松江区水务管理所 上海 201699
3.扬州市勘测设计研究院有限公司 江苏 扬州 225007
4.江苏省水利勘测设计研究院有限公司 江苏 扬州 225127) 
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中文摘要:
      为更加细致地研究均质土坝变形参数的敏感性,以甘肃省某均质土坝为例,研究邓肯-张E-B模型参数及坝料密度对于大坝变形的全局敏感性。借助Plackett-Burman试验设计对均质土坝变形参数的显著性进行初步研究,筛选出明显显著的参数。以Rf、φ0、ρ和Δφ 4个参数为因子,以大坝竖向位移、向下游水平位移和向上游水平位移为试验指标,建立两水平4因子的全因子试验设计(full factorial design of experiments),并对各因子进行主效应分析、交互效应分析和方差分析,绘制交互效应的等值线图和响应曲面图,得到影响均质土坝变形的显著参数及组合。研究表明:Rf、φ0ρ为对均质土坝变形最为显著的参数,而ρ×Rf、φ0×Rf为均质土坝变形参数研究中不可忽略的二阶交互效应组合。
英文摘要:
      In order to conduct a more detailed study on the sensitivity of deformation parameters of homogeneous earth dams, we investigated the global sensitivity of Duncan-Zhang E-B model parameters and dam material density to the dam deformation of a homogeneous earth dam in Gansu Province. The significance of the homogeneous earth dam deformation parameters was initially investigated with the help of Plackett-Burman design of experiments (DOE) to screen out the evidently significant parameters. A two-level, four-factor full factorial DOE was established with Rf, φ0, ρ, and Δφ as the factors and the vertical displacement, horizontal displacement to the downstream and horizontal displacement to the upstream of the dam as test indicators. The main effect analysis, interaction effect analysis and analysis of variance (ANOVA) were conducted on each factor, and the choropleth diagram and response surface diagram of the interaction effect were drawn to determine the significant parameters and combinations affecting the deformation of the homogeneous soil dam. It is found that Rf, φ0 and ρ are the most significant parameters for the deformation of homogeneous soil dams, and ρ×Rf, φ0×Rf are the second-order interaction effect combinations that cannot be ignored in the study of homogeneous soil dam deformation parameters.
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