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。     

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。     

岩体力学参数的损伤反分析优化性研究

岩体力学参数一直是困扰岩石力学和数值计算深入研究的难题,它在很大程度上决定了数值计算结果的准确性、客观性和实用性.本文在岩体损伤力学描述的基础上,提出了弹性波波速、损伤力学和反分析相结合的优化方法.     

裂隙地下水反分析中若干问题探析

本文以反演介质参数为例,讨论了模型的建立、反问题数值计算中实际参数采集及其对成果的影响,有关数值法的适用性、唯一性。     

基于多源水文地质信息的裂隙岩体地下水来源分析

地下水补给是地下水循环中重要的环节之一,查明其来源对于认识地下水循环过程具有重要意义。基岩地区地下水由于受构造影响,分布较为复杂,因此对其补给来源的研究是水文地质研究中的一个难点。通过分析基于遥感信息建立的富水带模型,结合地下水动态、主要离子浓度、地下水流速流向、水源地抽水量与水位数据的分析,本文研究了库如塔格山前的巴拉干水源地地下水补给来源问题,分析了造成水源地总出水量和水位降深异常变化的原因。结果表明,水源地地下水来自于其西北约6.5km的砂石料场方向,砂石料场取水是造成水源地总出水量和水位降深异常变化的原因,基于此提出了保护水源地安全的措施。     

裂隙岩体渗流耦合传热分析

以地下裂隙岩体在裂隙水—孔隙水和温度场之间耦合作用为研究对象,对热和流体流动控制方程采用有限容积数值方法进行离散求解,设置了六种裂隙水—孔隙水流速方案,给出了部分无量纲温度场,并分析了传热与流动原因。分析结果表明:岩体内裂隙水—孔隙水引发的热质迁移对裂隙岩体的温度场分布有重要影响;当裂隙岩体内发生地下裂隙水—孔隙水渗流、及热量的转移时,会产生渗流场、温度场之间的耦合作用;裂隙内水流渗透速度是影响岩体温度的主要因素,孔隙内水流渗透速度是影响岩体温度的次要因素,温差主要发生在裂隙水边界层处。     

基于改进遗传算法的粘弹性岩体力学参数反演

把模式搜索嵌入目前广为应用的遗传算法中,使之和神经网络有机结合,提出了搜索—遗传—神经网络算法。该方法用经过最佳预测学习算法训练的神经网络来表达粘弹性岩体力学参数和位移之间的映射关系,除具有一般遗传算法的优点外,还提高了参数反演的精度,节省了参数反演的计算时间。结合某工程实例,验证了该方法在粘弹性岩体力学参数反演中的优越性。     

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。     

裂隙岩体渗流应力耦合研究综述

系统综述了裂隙岩体渗流应力耦合的研究情况。阐明了单裂隙面的各种经验公式、间接公式及其适用条件,分析了裂隙岩体渗流应力耦合模型优缺点及目前工程应用情况。     

核废料贮存裂隙岩体耦合分析研究综述

在核废料地质处置过程中,涉及到热液力三种影响因素及其耦合问题,拟对国内外就这一研究方面的进展和现状作一介绍和评述,并对进一步研究核废料贮存围岩全耦合问题提出分析方法。     

水文地质参数反演的Hooke-Jeeves粒子群混合算法

水文地质参数寻优结果的好坏会直接影响到地下水数值模拟的精度,而参数寻优结果很大程度上取决于寻优方法的选择。粒子群算法是一种基于群智能的随机全局寻优方法,算法的缺陷是后期搜索效率低劣。基于随机寻优算法的混合策略,引入有效的约束处理手段和粒子群算法惯性因子的动态非线性调整技术,有机融合粒子群算法与Hooke-Jeeves方法,提出一种适用于水文地质参数反演的HJPSO混合算法。应用研究表明,HJPSO混合算法在参数反演计算中求解精度高、收敛速度快、寻优性能强,是一种值得推广的水文地质参数识别方法。     

铁路穿越盐矿采空区岩体稳定性有限元分析

沪汉蓉铁路通道下辛店镇至云梦间分别有3个主要线路预选方案,其中小取直方案和既有线改建方案的部分地段将位于大规模的盐溶空腔之上或近处的地表,盐溶空腔的时空效应有可能对线路其下地质体的稳定性产生不利的影响。为了正确地选择线路方案,应对所涉及的盐溶空腔区域的力学动态进行定量的研究。为此,笔者就小取直方案穿行的B52矿区、沿既有线改建方案穿行的B63矿区的典型剖面,对相应的岩体稳定性进行了二维及三维弹塑性有限元计算,得出了地层中的位移分布及塑性区,重点分析了盐溶空腔顶部地表及路堤的下沉,最后以铁道线路路堤的允许下沉值为控制指标,给出了可供决策的结论。     

洞室岩体参数的位移正演反分析

岩体的某些参数,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,但结果不一定令人满意。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,它克服了直接测量岩体参数所带来的弊端,仅用工程中较易得到的位移量就可以反演出岩体的这些参数。笔者应用位移正演的方法,结合石碑岭隧道这一具体工程进行了岩体参数的反演计算。     

围岩强度和变形参数的分布特征及可靠性分析

从康家湾铅锌金矿Ⅲ-1号矿体上盘围岩取大量岩样,分别加工制作了50个压缩和拉伸试验的试样。利用RMT-150B伺服试验系统对试样进行单轴抗压、抗拉试验,各获得了50个试验结果。采用假设检验法,分别对50个单轴抗压强度和50个抗拉强度进行检验,结果表明,它们分别服从正态分布和对数正态分布;对50个 、 和50个C、 ,进行不放回抽样,组成50组E、 、C、 。利用FLAC计算软件,对硐室围岩中的应力进行了计算,分别获得了50个最大主应力和50个最小主应力;采用同样假设检验法,证明它们分别服从对数正态和正态分布;根据单轴抗压、抗拉强度及围岩中的最大主应力、最小主应力概率密度函数,计算了硐室围岩不发生拉伸破坏和压缩破坏的可靠度;并对硐室围岩抗剪强度的校核,得出了该地下硐室围岩稳定的结论。     

基于Excel数据表和极限分析法的滑坡抗剪强度参数反演分析

针对采用传统的确定性边坡稳定性分析方法进行滑裂面抗剪强度参数反演分析所需滑坡断面不少于两个的不足,基于概率可靠度理论,提出了一种结合Excel数据表和极限分析上限法的滑坡强度参数反演新方法。依托湘西朱雀洞特大滑坡进行算例分析,研究结果表明：结合Excel数据表法和极限分析上限法反演得到的滑裂面抗剪强度参数与工程现场实测数据吻合良好,验证了新分析方法的正确性和有效性;运用该法反演分析只需一个滑坡断面,可有效解决单一滑裂面抗剪强度参数反演问题,减少了计算工作量,具有广泛的适用性和良好的工程应用前景。     

浅析隧洞围岩宏微观结构与岩爆

文章分别分析了隧洞围岩的宏观结构因素（结构面发育情况，结构面与硐室或隧道轴线的关系及与最大主应力的关系等）及微观结构因素（岩石矿物颗粒的排列、颗粒间的联接以及粒间的空隙特征等）对岩爆的影响。分析表明，围岩的宏、微观结构与岩爆发生及发生的强烈程度有紧密的关系。在实际工程中，这一认识对岩爆问题的正确评价无疑是十分有益的。     

泥岩巷道围岩弹塑性参数反演分析与长期稳定性预测

以实测的围岩蠕变变形资料为基础,基于现场监测所获得的蠕变本构模型,对某一矿区泥岩体的力学参数进行了弹塑性反演分析,得到的巷道围岩体基本力学参数分别为弹性模量E=2.0 GPa,凝聚力c=1.31 MPa,内摩擦角? =24º。待反演参数水平均值的极差结果显示,通过极差的大小可以判断岩土力学参数的敏感性,对蠕变的影响而言,凝聚力最敏感,其次是内摩擦角,弹性模量再次之。在此基础上,利用反演所得的围岩基本力学参数进行了正演,计算得到了各测点处对应的蠕变位移增量,与实测值相比吻合较好,表明反分析所获得的岩体材料参数综合反映了巷道围岩的力学特性。最后,对巷道围岩变形大小及塑性区范围进行了预测。     

土石坝沥青混凝土心墙力学参数反演分析

沥青混凝土的本构模型参数与试件成型方法、试验条件密切相关,具有较大的离散性,难以准确确定。利用基于免疫学原理的遗传算法与有限元计算理论,建立了土石坝力学特性参数的反演分析方法,并编写了相应的计算程序。结合三峡茅坪溪沥青混凝土心墙堆石坝工程,利用竣工期坝体填筑现场原型监测资料,对心墙沥青混凝土的Duncan模型参数进行了反演计算。利用139 m水位的原型监测资料验证了反演成果的合理性,对沥青混凝土力学参数的合理确定提供了一条有效途径。     

非线性问题的数值解法在求解水文地质参数中的应用

本文通过反映不同类型地下水运动规律的微分方程的讨论,得出地下水的运动是复杂多变的,基本属于非线性问题。其水文地质参数的求解,只有采用数值解法和电子计算机结合的途径,才是最准确、最有效的方法。