东深供水改造工程凤岗隧洞段岩体参数位移反分析

通过东深供水改造工程凤岗隧洞段的岩体参数反分析,探讨了在计算中采用对屈服单元进行弱化来模拟开挖引起的松动与破坏范围的新方法,所得结果与实测值相吻合。     

增量位移反分析在水电地下洞室工程中的应用

反分析是确定计算模型参数的有效方法.通常多采用量测所得全量位移进行反演计算.但地下工程中许多量测数据为增量位移,且实际施工过程可以通过建立分步开挖的有限元模型来模拟.据此,结合某水电站地下洞室工程中地下厂房的开挖,建立了模拟动态施工的有限元模型,利用某一开挖步施工前后量测值之差,采用增量位移优化反分析方法对洞室附近初始地应力场及围岩弹性模量进行了反演.计算所得增量位移与实测值符合较好,表明了这种方法的可行性.同时,根据分析结果对该方法进行了评价.     

遗传算法在边坡数值计算中的应用

改进了进化方向的遗传算法与有限元数值法，结合并研制了相应的软件。应用该软件对多类型岩土边坡进行弹性模量、内聚力、内摩擦角等参数反演分析，显示误差很小，收敛速度也很快，这说明改进进化方向遗传算法这种新型的优化算法在多类型岩土参数优化估计中具有独特的优势。     

Hoek-Brown准则岩体力学参数非线性位移反分析

Hoek-Brown准则综合考虑岩体结构、岩块强度等因素,能很好地反映岩体的非线性破坏,更符合工程实际,但其参数选取的主观性及不确定性严重影响其应用效果。通过分析敏感性分析结果及Hoek-Brown准则的圆形硐室围岩位移表达式,借助FLAC~(3D)数值模拟和回归性分析建立了基于Hoek-Brown准则的非线性回归模型,结合差分进化算法提出了合理的位移反分析方法及步骤,并成功应用于青岛地铁工程。结果表明,所建立的非线性回归模型能较好地反映隧道位移与地质强度指标GSI、扰动系数D及泊松比μ的关系,所提出的位移反分析方法能较准确地反演获得GSI、D、μ值,由所得反演参数值计算的位移与现场监测位移的相对误差较小,具有良好的一致性,验证了该方法的合理性、准确性,为准确获取Hoek-Brown准则参数提供了新方法。     

大型地下洞室考虑开挖卸荷效应的位移反分析

基于现场监测资料的位移反分析是地下工程动态监控、信息化施工的重要组成部分。以乌江彭水水电站大型地下厂房（开挖跨度为30 m,高度为78.5 m）为例,从围岩实测位移出发,建立了基于均匀设计－神经网络－遗传算法的围岩力学参数的系统反分析方法,反演考虑开挖卸荷效应的围岩力学参数。根据数值分析结果形成训练样本,利用BP人工神经网络映射围岩的变形与力学参数的关系,同时针对传统人工神经网络存在初始权值难以确定的问题,应用遗传算法优化神经网络的初始权值;利用现场监测的增量变形反演了围岩的力学参数;最后利用反演出的参数,进行地下厂房开挖预测分析。结果表明,预测位移与现场监测位移较为接近,进行统计检验结果为优,说明该参数反演方法是正确合理的。     

地下洞室黏弹性位移反分析模式分层运算

在洞室黏弹性位移参数反分析中,对分层优化方法存在初始值选取困难、计算量大等问题进行了探讨,提出了基于最小二乘法的模式分层运算方法,改变参数求解机制,避免了由于初始值选取不当造成迭代不收敛的现象,加强了求解搜索的有效性,提高解的精度和稳定性,通过工程实例进行验证。数值计算结果表明,模式分层运算对洞室黏弹性多参数位移反分析计算的结果真实、可靠。     

横观各向同性岩体中马蹄形隧洞的位移反分析方法

将各向异性岩体中任意形状隧洞的位移解析解与智能算法--差分进化法（DE）结合,研究横观各向同性岩体中在各向异性面上开挖马蹄形隧洞的位移反分析问题,获得关于参数灵敏度、参数可惟一辨识性和测线布置方案的有关结论。计算发现,通过DE算法可获得很高精度的参数辨识结果;参数的可惟一辨识性不仅与灵敏度有关,还与具体的参数组合形式有关,在给定竖向地应力和各向同性面角度的情况下最多可以高精度惟一辨识5个参数;当待辨识参数的个数大于等于4时会产生不可完全高精度惟一辨识的参数组合,当待辨识参数的个数小于等于3时,任意的参数组合形式均可以被高精度惟一辨识。     

广蓄电站厂房的三维位移反分析

本文采用参数同步变化法对广蓄电站厂房进行全三维的位移反分析,以确定厂房区的地应力和岩体的材料参数。参数同步变化法基于测点埋设时和测试时的几何组构分别进行地应力场和材料参数同步变化的三维计算,取两次计算的位移差值作为优化目标函数的相关变量,与实测值进行比较。这种方法去除了人为的歧意性,适用于各种复杂的地质条件。     

隧洞围岩损失位移估计的智能优化反分析

隧洞开挖过程中围岩监测断面的布置一般滞后于掌子面开挖,监测断面布置前围岩已发生的位移称为损失位移。采用优化反分析思路求取损失位移,该思路将损失位移的求解转化为以实测位移与计算位移的误差作为目标函数、岩体力学参数作为决策变量的全局优化反分析问题。针对该全局优化反分析问题是一类高度非线性多峰值且计算代价较高的优化问题,将性能优异的粒子群优化算法与高斯过程机器学习方法相融合,结合FLAC3D数值计算程序,提出隧洞围岩损失位移优化反分析的粒子群-高斯过程-FLAC3D智能协同优化方法。算例研究表明,该方法是可行的,不仅能获得可靠的损失位移预测结果,而且可获取合理的围岩计算模型力学参数,具有全局性好、计算效率高的特点,克服了传统优化反分析方法容易陷入局部最优或过于依赖初始学习样本的局限性。将该方法应用到锦屏二级水电站辅助洞BK14+599断面的损失位移反分析,获得了该断面围岩的损失位移和力学参数,其中,损失位移较大,原因在于岩体开挖后在短时间内弹性变形大。因此,对于地下工程,特别是深部地下岩体工程,在围岩稳定性评价与围岩参数反分析中,损失位移不可忽视,应给予足够重视。     

三峡水电工程船闸边坡位移反分析研究

为了确定有关岩体的弹性模量和重要初始应力分量，利用试验洞进行位移分析。在方法上发展了一种以三维有限元图谱和反分析相结合为基础的反演方法。实际应用表明，该法设计来说十分有用。     

相对位移反分析的DFP优化方法及其工程应用

洞室围岩的某些参数,如弹性模量、强度参数等,对地下洞室的施工和设计具有极其重要的作用,直接进行这些参数的现场测量势必要耗费大量的物资和精力,在这种背景下,位移反分析的工程应用具有很重要的理论和实用价值。但洞室工程中大量不确定性因素的存在使得监测结果不可避免地存在随机性,有时会使得变形监测结果产生较大的误差,甚至失真。因此以监测结果的绝对值所反演得到的参数可能是错误的。在这种情况下,以监测数据的相对值进行参数反演在一定程度上可以消除测量误差。基于相对位移的随机反分析法并结合DFP优化算法开发了基于相对位移的随机反分析法,将其应用于一具体洞室工程中反演其弹性模量取得了较为理想的效果。     

增量位移反分析方法在拉西瓦地下厂房中的应用

由于位移量测具有方便、准确和经济的特点,因而位移反分析法在地下工程领域获得了广泛的应用。以拉西瓦地下厂房的开挖过程为实际工程背景,应用从奥地利引进的大型岩土工程数值仿真分析系统FINAL为平台,建立了模拟分层开挖的有限元模型。采用主厂房第3层开挖前后洞壁围岩关键点的增量位移对厂区初始地应力场及围岩弹性模量进行了反演,最后利用反演结果对后续开挖过程中围岩的稳定性进行了预测。反分析所得增量位移与实测值符合较好,表明了这种方法的可行性。     

拉西瓦水电工程岩体裂隙透水性反分析研究

80年代以来。由裂隙水在石油工程、水利工程、水资源评价以及工业废料和核废料的储存方面,起着至关重要的作用和影响,因此,裂隙水研究得到了各方面专家的广泛重视。渗透张量是研究岩体裂隙透水性的非常重要的参数。本文以拉西瓦水电工程为实例,把流场中若干点的水头实测值与计算值之误差作为目标函数,给出一种在任意四边形网格上求解裂隙流控制方程的局部坐标有限分析法,用优化单纯形法反求裂隙岩体渗透张量。本文中提出的反分析法特点在于充分研究了岩体所处的地质、水文地质环境,考虑到岩体裂隙结构面的控渗作用,反求岩体渗透性参数。 水流方向有关,增加了反分析的未知数。文章中给出的反分析法有三方面的优点:其一不仅可以求出岩体的渗透张量,而且能求出各组裂隙的渗透系数;其二减少了反分析问题中未知数个数;其三解具有唯一性。     

可靠性理论在边坡反分析中的运用

将反分析方法和可靠性理论相结合,分析了两者的异同点和存在的问题,提出了一种方便而实用计算方法用于在边坡反算中选择岩土体参数,该方法给出了在统计信息有限的情况下,如何处理各参数均值的思路。     

任意位移模式刚性挡土墙土压力研究

改进了水平层分析法,用于计算任意位移模式的土压力分布。对不同位移模式下水平微分单元进行受力分析,认为位移模式只影响了层间等效内摩擦角。根据前人提出的内摩擦角逐渐发挥的概念,将层间等效内摩擦角与挡土墙位移模式联系起来,并应用到水平层分析法中,实现了能够定量反映位移模式的土压力计算方法。分析表明：随位移模式变化,土压力合力大小始终保持不变且与库仑理论计算结果相一致,土压力分布和合力作用点则变化显著。试验数据验证了方法的合理性和可靠性。研究成果可供刚性挡土墙土压力计算参考     

隧道及地下工程围岩稳定性及可靠性分析的极限位移判别

隧道和地下空间工程的稳定性和可靠性评价的问题一直是岩土工程界关注的难点问题。针对隧道围岩-支护系统的稳定性、可靠性、安全性的问题,采用以隧道及地下工程围岩变形位移为判据的隧道及地下工程围岩稳定性分析方法,分析了隧道及地下工程围岩位移的极限状态,提出了隧道及地下工程围岩极限位移的确定方法和大变形隧道及地下工程围岩极限位移的分析方法。结合工程实例,建立了以DGM（2,1）模型和Verhulst模型为理论的隧道及地下工程围岩稳定性分析的位移预测预报方法;在此基础上,提出了隧道及地下工程围岩稳定性及可靠性位移判别准则。其研究和分析结果将有助于构建隧道及地下工程围岩稳定性分析的位移预测预报系统。     

有限元与改进单纯形法联合编程技术在位移反分析中的应用

根据弹性地基梁法基本思想,考虑基坑分步开挖和逐级加撑的动态施工因素,通过有限元计算模拟基坑实际开挖过程。结合现场监测数据,采用位移反分析方法反演各土层m 值,并准确预测后续工况支护体的变形。采用有限元通用软件ANSYS内嵌的APDL语言编程建立支护体有限元计算模型,并应用数学软件MATLAB编制“改进单纯形法”优化程序,编写了接口程序,实现了MATLAB对ANSYS模型的实时循环调用和逐步寻优。武汉长江隧道武昌明挖段基坑工程算例证明,基于单纯形法的联合编程技术能方便、高效地被应用于支护体位移反分析预测中。建立了基于本工况预测下一工况或相邻断面的扩展型位移反分析预测模型,预测结果与实测结果拟合程度较高。