考虑松动圈的卡尔曼滤波与有限元耦合反分析法及其在围岩稳定性分析中的应用

考虑洞室开挖后围岩的力学状态和岩石力学众多问题的不确定性本质,通过弹性模量折减的方法,建立了考虑松动圈的卡尔曼滤波与有限元耦合反分析法,并编写了相应算法程序。利用基于文件操作的Fortran与VC++交互通信技术,一方面,为隧道施工量测管理与围岩稳定智能分析系统增加了非确定性反分析模块;另一方面,也使反分析能够利用该系统的图形模块进行前后处理,使该方法的工程应用更加简单,为该法的应用推广创造了很好的条件。用反分析法求出围岩初始参数后,通过有限元正分析可求出全域最大剪应变,并与试验和理论推演获得的临界剪应变相比较,进而进行围岩稳定性判定。由于该围岩稳定性分析法摒弃了一般有限元正分析在围岩初始应力场上的不合理假设,因而结果更贴切实际,更具合理性。对白云隧道YK48+737断面的现场监测数据进行了跟踪反演,获得了该断面围岩塑性区历时变化图,从而及时地了解了围岩的稳定状况,指导了设计和施工。     

车镇凹陷大1断层对区域油气成藏控制作用的三维数值模拟

采用有限元方法模拟了大王庄地区的应力场分布状态。根据模拟结果,对比已知油气藏的分布位置,定量分析了大1断层对区域压应力分布的控制性作用,并以此为基础探讨了区域油气运聚成藏过程的主要影响因素。模型的构建主要基于车镇凹陷大王庄地区精细三维数据体,包括三个主要地层界面及近真实的大1断层产状。据此,得出以下研究结果:(1)通过调整边界条件发现,模型在NE-SW向的伸展作用下压性应力场低值区的分布与已知油藏的分布具有较好的对应关系,均围绕大1断层呈斜对称式分布;(2)认为这种油藏斜对称式分布特征应与大1断层在区域构造应力背景下对油气的沟通、疏导作用密切相关。     

抗滑桩加固非饱和土边坡三维稳定性分析

讨论了抗滑桩加固边坡的稳定分析研究状况,在全面地考虑基质吸力和抗滑桩对边坡稳定性的贡献后,利用所发展的可考虑基质吸力的弹塑性强度折减有限元程序,探讨了抗滑桩加固前后的非饱和土边坡整体稳定性,并且与相应不考虑基质吸力条件下的边坡稳定性进行了对比分析。     

并行ENN-FEM分析力学参数对洞室群稳定性的影响

将洞室群视为一特定系统,采用并行进化神经网络有限元（ENN-FEM）方法建立该系统与岩体力学参数之间的相对应关系。采用遗传算法分析得到对围岩稳定性最不利的参数组合,对组合中任一参数可通过参数敏感度函数分析其敏感度,并由此综合评估各软岩力学参数对洞室群稳定性的影响,确定出关键岩层以给设计和施工提供指导性建议。实例计算表明该方法是合理的,且具有智能化和综合分析的优点。     

高速公路双联拱隧道结构分析及施工工艺的优化

采用弹塑性有限元模型及合理的计算参数模拟分析了双联拱隧道分步施工过程中围岩体在不同施工阶段的应力场和位移变形状况以及支护衬砌结构的受力与变形规律，得出了一些非常有益的结论，并由此提出了双联拱隧道合理的优化施工工序，用以指导某在建高速公路双联拱隧道的施工，取得了较好的经济效益。     

高边坡结构可靠度的二次处理有限元分析

本文依据强度折减理论,利用MIDAS/GTS有限元软件,分析计算了高边坡结构的安全系数K,找到边坡滑裂带的位置。在此基础上,对有限元输入数据和输出结果进行二次处理,建立基本随机变量c,f与滑裂带中单元的最大(和最小)主应力1(和3)的拟合关系f1(和f3),将其代入高边坡结构的功能函数Z中,使Z由隐式形式变为显式。基于该显式表示的Z,利用Monte Carlo法计算滑裂带中所有失效单元的可靠指标1,并将其单元面积A1作为权重系数,经过加权平均得到边坡结构的整体可靠指标。上述方法使得结合有限元软件计算边坡结构的整体可靠度得以简化。经实例分析可知,本文提出的方法是合理可行的,可使边坡结构整体可靠性分析得以简化,也可为高边坡结构整体可靠性分析提供理论参考。     

马步坎高边坡的采掘沉陷变形

本文通过现场地质调查及变形观测分析提出, 近百年来马步坎高边坡T33岩组中煤层普遍被开采过, 使T33上部坡体发生向坡外的掀斜沉陷, 是导致坡顶后缘拉裂-沉陷进一步发展的直接原因。如果没有新的采掘活动, 随着时间的推移, 最终将会自行稳定下来。     

干旱地区路堑边坡失稳的机理及稳定性分析方法

水对边坡的失稳有很大的影响,在内蒙古西部干旱地区,往往由于集中降雨导致大量的路堑边坡失稳破坏,本文分析了降雨对边坡的不利影响,提出了考虑降雨作用的边坡稳定分析方法,并通过工程实例对该地区的边坡稳定性进行数值分析计算,其方法对干旱地区的路堑边坡设计及稳定性评价具有重要的借鉴意义。     

隧道地震预报波场的有限元数值模拟

在勘探地球物理领域中,能快速、有效地数值模拟2D和3D的地震全波场,包括同时模拟P波、S波、面波多分量波场特征的软件并不是很多;但在结构力学领域中,已有多种成熟的多波多分量有限元数值模拟大型商用软件用于求解弹性本构方程,如ANSYS,PLAXIS等。从方程结构来看,弹性本构方程与完全弹性波动方程相比,只多一项对时间的一阶微分项--阻尼项。因此,调整合理的介质参数--Rayleigh系数,令阻尼项近似为0,弹性本构方程就蜕化为完全弹性波动方程。隧道地震波场是在岩体中传播,具有弹性参数较好、无常规地震勘探中覆盖层等低速带干扰等的优点,采用ANSYS软件对隧道地震波场进行数值模拟,研究了频散、阻尼与吸收边界等数值模拟的相关技术。针对介质吸收,比较了数值模拟中有无阻尼的时间记录和波场快照,对隧道地震预报来说,将阻尼系数设定为0是一种合理的假设;比较了实例中不同网格长度与频散的关系,当网格长度小于波长的1/π倍时,才能消除频散;通过由波方程的推导,引入了黏弹性边界条件,通过实例计算证明它可以有效地吸收边界反射;最后对隧道地震预报进行了实例计算,算例表明采用ANSYS软件可以有效地模拟隧道复杂地质条件下全波场的激发传播过程。     

基于SVM的溶洞顶板安全厚度智能预测模型

以某岩溶隧道为背景,采用二维弹塑性有限元方法对隧道开挖进行数值模拟计算,分析了隧道底部溶洞顶板安全厚度的影响因素,用支持向量机方法得出了能综合体现各影响因素的溶洞顶板安全厚度预测模型,并和多元线性回归得到的预测模型进行对比。计算结果表明,支持向量机预测模型较之多元线性回归模型,不但具有方便快捷的优点,而且具有更高的预测精度。