基于遗传算法的巷道位移反分析研究

将遗传算法应用到位移反分析研究中,采用遗传算法与FLAC数值软件相结合的手段,研制了弹塑性巷道位移反分析程序。对该程序测试的结果表明,用遗传算法这一模拟生物进化的方法,进行巷道位移反分析,可以同时反演E,μ,C,ф,σx,σy,τxy7个参数,反演精度较高。     

横向锚固大试块岩体单轴压缩力学特性数值试验研究

锚固技术是岩土工程中的一个主要支护手段之一,如何揭示锚索（杆）与岩石的复合作用机制锚固和失效形态,越来越成为关注的焦点。采用FLAC数值方法,对大试块横向含锚岩体的单轴压缩条件下力学性态进行了试验研究,结果表明：锚索（杆）与围岩的复合增强机制不仅与外载的大小有关,而且与锚固界面的力学性质有很大关系。随着锚固界面凝聚力的减小,锚固界面和锚索轴向的应力值都将减少,即锚索（杆）增强承载能力下降。当凝聚力减小到一定数值时,锚索（杆）将脱黏而产生滑动,导致锚固失效,因此,提高锚固界面的黏结力是保证锚固效果的关键之一。大试块锚固体的实验室岩石力学试验无论是试块加工还是试验过程,将十分困难和繁琐。采用数值模拟方法代替实验室试验,具有省时、经济、可视性强等优点,是今后研究锚固体力学性态的重要途径,具有推广应用价值。     

SMW工法型钢-水泥土组合梁抗弯性能分析

考虑水泥土与型钢的相互作用,对SMW工法组合梁进行分项刚度计算,得到了弹性阶段SMW工法组合梁的刚度。基于弹性力学能量原理,导出了SMW工法型钢水泥土简支组合梁双集中力下的荷载-跨中挠度方程。利用分项刚度计算与荷载-挠度方程对两种截面形式的SMW工法组合梁进行抗弯性能分析,结果表明在弹性阶段与数值结果吻合较好。     

坚硬顶板采场采空区岩层离层遥测研究

利用梁弯曲理论,根据岩层间变形不协调性关系,建立了坚硬顶板离层的判别条件,并指出了相应参数对顶板变形的相对影响程度。采用遥测技术监测坚硬顶板采场采空区岩层离层,结果表明,遥测系统可以有效采集到顶板岩层离层发育信息,通过监测曲线的分析,能够确定采空区顶板产生离层的位置,进而可预测出顶板垮落厚度。利用遥测系统采集到采空区顶板失稳前的离层信息,及时采取相应的措施,可保证坚硬顶板煤层安全开采。     

岩石变形破坏全过程的变形场和能量演化研究

以白光数字散斑相关方法作为试验观测手段,通过单轴压缩试验对一种红砂岩变形破坏全过程的变形场和能量演化特征进行研究。利用CCD(charge-coupled device)相机记录试验加载全过程的试件表面散斑场图像,采用数字散斑相关方法对试验图像进行分析,计算得到了岩石变形破坏过程中试件表面变形场、变形局部化区域的位移错动量值和试件表面变形能密度量值,并对变形局部化带的位移演化和变形能量演化特征进行分析。从试验结果分析得出：岩石试件变形局部化带的位移演化在加载峰值前基本上保持线性演化规律,而其位移错动加速与加载峰值点相对应,岩石试件加载峰值后阶段的承载力变化主要受变形局部化带的位移演化影响;岩石试件在加载过程中的能量释放和能量积累规律与局部化带的演化有关,体现出局部能量释放和整体能量释放两种形式。     

黏弹塑性BK-MC锚固模型二次开发及工程应用

黏弹性Bolt-Kelvin（简称B-K）锚固模型具有较高的计算效率,但由于无法描述岩体进入塑性阶段的力学行为特性,使得该流变模型的采矿工程应用范围受到一定的限制,为此引入修正Mohr-Coulomb（简称M-C）屈服准则对B-K锚固流变模型进行改进。首先推导了黏弹塑性BK-MC锚固模型的有限差分增量迭代计算格式;然后基于FLAC3D中UDM接口程序,采用VC++语言编写了相应的计算流程,使用Microsoft Visual Studio 2010编译态链接库DLL进行加载和调用;最后通过单轴压缩试验对开发BK-MC模型进行了数值模拟验证,并应用于口孜东矿深部巷道围岩稳定性预测分析中。结果表明,模拟计算得到的巷道表面位移演化过程与现场实测结果的规律性更趋于一致,进一步验证了新模型的正确性和适用性。研究采矿工程的流变问题时,考虑岩体进入塑性阶段的力学行为特性十分必要。     

挡土墙库仑土压力的遗传算法求解分析

在对破裂面上滑动土体静力极限平衡分析的基础上,建立了基于优化方法求解无黏性土、黏性土库仑土压力的自变量取值区间和目标函数模型,并采用遗传进化方法进行了实例求解分析。研究结果表明,遗传算法在计算挡土墙库仑主动土压力的过程中,收敛速度快、用时短,并具有较高的计算精度。算例1中5组无黏性土挡土墙的主动土压力的计算结果与经典库仑解析解非常接近,平均误差为1.748 %,平均进化代数为15代。算例2中8组黏性土挡土墙的主动土压力计算结果与文献的解答非常吻合,平均误差仅为0.017 %,平均进化代数为17.125代。遗传算法具有良好的适应性和强大的搜索性能,非常适合求解岩土工程优化问题。     

加锚岩体流变特性及锚固控制机制分析

通过室内蠕变试验和理论分析,对加锚改善岩石流变力学特性进行了研究,并探讨了锚固控制岩石流变的力学机制。采用RLJW-2000型流变试验机,对红砂岩及其加锚试件进行分级加载（100 h以上）单轴压缩试验,结果表明,加锚后岩石的流变应力阀值提高了20%～30%? c,且不同应力水平流变量均能得到一定控制,加锚使试件的长期强度增加了5%～10%? c。此外,基于整体协调变形原理,建立了加锚体流变本构方程,推导出了一维B-K模型解答,算例分析表明,锚杆密度越大,对岩石流变控制效果越好,得出锚杆等效刚度是约束岩石流变的主导因素,但从技术经济角度考虑,锚杆支护密度与岩石流变参数之间存在一个合理的匹配区间。研究结果对长期使用的岩体工程锚固支护设计提供了理论依据。