基于进化—支持向量机的地下洞室可靠性分析

将地下洞室围岩测线的相对位移值及相对位移极限值分别作为施与结构的应力和结构自身强度,从而构造地下洞室可靠性分析的功能函数显式表达式。使用数值方法计算符合概型分布的不同岩体物理力学参数条件下的相对位移值并将其作为训练样本,采用遗传算法优化支持向量机的惩罚因子及核参数,用优化得到的支持向量机进行相对位移值的预测,最后利用系统可靠度理论及网络概率估算技术(PNET法)求解地下洞室开挖可靠度。以锦屏一级水电站主变室为例,尝试采用上述方法对各层开挖的可靠性进行分析,结果表明:第一层开挖可靠度最低,随着开挖的进行,系统可靠度逐渐升高,最终趋于一个稳定状态。     

大型地下洞室极限位移预测与稳定性分析

 建立大型地下洞室的随机权重粒子群算法–最小二乘支持向量机(RandWPSO-LSSVM)预测模型,通过实例检验预测模型的可靠性,应用于糯扎渡水电站大型调压井洞室围岩的极限位移预测分析,并与数值计算结果对比分析,综合评价工程区围岩的稳定性。研究结果表明,RandWPSO-LSSVM预测模型所预测的极限位移相对真实值的最大误差为6.72%,误差较小,预测效果较好,满足工程要求;糯扎渡水电站大型调压井地下洞室在设计支护参数情况下数值计算的最大位移为19.45 mm,最大拉应力为0.54 MPa,均分布在五洞交叉口边墙位置,远小于微新风化岩体抗拉强度,塑性区也较少,围岩最大位移小于五洞交叉口边墙位置的极限位移预测值,工程区围岩较稳定;研究结果对提前预估大型地下工程的稳定性具有重要意义,可为合理制订施工决策提供参考。     

洞室围岩位移长期预报混沌-神经网络模型

为实现开挖结束后大型地下洞室围岩位移的长期预报,及时评价围岩长期稳定,结合位移混沌力学参数优化BP神经网络结构,建立混沌-动态时间延滞神经网络长期预报模型。将嵌入维数m作为神经网络的输入层个数,增加神经网络预报反馈模式,动态生成预报训练样本,选取较大的时间延迟τ,预测步数为h,使相点间的时间延迟为hτ,通过有限预测步数,实现位移长期预报。实例表明,模型计算速度快,计算稳定性好。当预测步数h≤5,预测次数不大于10次时,预报精度在10%以内,预报结果实时有效,实现了大型地下洞室位移的长期预报,为大型地下洞室围岩稳定性评价提供了快速有效的新思路。     

高地震烈度区岩体地下洞室动力响应分析

 考虑地震荷载特征及地下洞室的特点,利用动力时程分析法,对金沙江两家人水电站地下厂房洞室进行地震动力响应分析。研究自然地震波作用下,有无衬砌工况下的厂房洞室相对位移、点安全系数变化趋势,分析地震波穿越地下洞室时位移变化规律及厂房洞室衬砌抗震效果。结果发现：地震波传播除了受介质、结构面分布的影响外,还受岩体洞室面的影响,洞室自由面附近岩体的振动强度被放大;地下洞室断面质点最大相对位移、点安全系数波动规律与地震波谱相似;地下洞室壁及F4断层未出现较大永久性位移,处于弹性可恢复范围;施加衬砌后洞室的振动强度降低,洞室围岩刚度增大,其所承受的地震荷载亦随之增大,而位移减小,支护后洞室最大相对位移及永久性位移比无支护工况下分别平均下降10.88%和29.20%,洞室衬砌抗震效果良好。研究结果可为类似工程问题提供参考。     

基于数值流形元方法的地下洞室稳定性分析

针对地下洞室开挖计算与分析的需要,对已开发的数值流形元方法程序进行了适当改进。利用该软件就某水利枢纽地下洞室稳定性问题进行了计算分析,对锚固支护前后的位移进行了比较,同时,与有限元结果进行了比较。计算结果表明,数值流形元方法计算结果在岩体开挖位移形态和位移量级上与有限元有较好的可比性,同时锚固效果显著,说明该方法所反映的洞室开挖变形趋势是合理的。     

基于围岩松动圈的地下工程参数场位移反分析

 受爆破松动影响,地下洞室开挖后围岩强度会有所降低,根据松动损伤程度将其视为一个连续的三维“参数场”。由围岩松动圈的形成机制,分析地下洞室开挖后松动圈的计算方法,提出考虑松动圈的围岩参数场增量位移反分析法。针对岩土工程反分析计算量巨大的实际问题,对反演计算过程进行了基于MPI的主从式并行框架改进,运用计算机集群网络进行并行计算,减少了迭代计算次数和计算耗时,极大地提高了计算效率。通过对溪洛渡水电站右岸地下厂房的参数反演,得到了较好的反演效果,验证了此法的可行性和合理性。依据反演得到的参数场对现有支护设计及洞室围岩稳定状态进行评价,并对后续开挖进行预测,为工程设计施工提出合理建议,为地下工程参数反演提供了一种新方法和新思路。     

基于松动圈-位移增量监测信息的高地应力下洞室群岩体力学参数的智能反分析

考虑到高地应力下洞群围岩力学行为独特性和深部地下工程研究需要,提出大型洞室群岩体参数的智能反演新方法。该方法是采用弹脆塑性本构CWFS模型,以分步开挖引起的松动圈和位移增量监测信息为输入,首先通过参数敏感性分析确定待反演的参数,再建立位移增量–松动圈深度的联合适应度函数,用进化神经网络–遗传算法求得待反演参数的数值,并进行后续开挖引起的位移演化的灰色关联度分析和松动圈的实测值与计算值对比对反演结果进行检验的反分析方法。用该方法对具有高地应力特征的拉西瓦水电站花岗岩地下洞室群围岩的力学参数进行了反演,通过地下洞室群的第2～6层开挖引起的位移增量和松动圈的测试值,反演求出相关5个岩体力学参数的值。用反演所得的参数值对第7步开挖引起的位移增量和松动圈变化进行计算分析,结果表明该方法的正确性。     

大岗山地下厂房洞室群围岩力学参数的动态反演与开挖稳定性分析研究

岩体力学参数是影响地下工程围岩稳定的重要因素,随着地下洞室开挖进度的发展,岩体力学参数将产生明显变化。为实时反映开挖过程中围岩的力学参数变化,建立正交试验设计效应优化位移反分析法,应用该方法对大岗山水电站地下厂房洞群分步开挖过程中围岩的力学参数进行实时动态反演。利用动态反演的力学参数对各开挖层围岩进行稳定性分析,揭示出洞群开挖过程中围岩位移场、应力场和塑性区的变化规律,反演计算位移值与实测位移值吻合较好。根据分步开挖计算结果,提出地下厂房洞室群的加固处理建议,并及时反馈给设计单位,实时指导和优化工程的设计与施工。     

高地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律与参数反演分析

控制地下洞室围岩变形及失稳的重要因素之一就是松动区,本文以某水电站为例对高地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律进行了分析,并采用遗传算法进行了大型地下厂房松动区参数反演分析。在分析地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律时主要采用了声波测试和多点位移计监测,通过这两种方法的探究得知地下洞室围岩变形与地下洞室岩壁位移变化有一定的联系,高低应力与一般强度的应力对地下厂房松动变化的影响也不同。本文从多方面探究了高地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律,通过参数反演确定变化规律,找出解决办法:通过灌浆加固控制地下洞室围岩变形及失稳问题。     

地震荷载作用下地下岩体洞室位移特征的影响因素分析

用FLAC3D初步分析了地震荷载作用下埋深、洞室形状、地应力特征对地下岩体洞室位移特征的影响。分析结果表明:地震荷载作用下,地下洞室位移响应随埋深的增加而减小,当地应力侧压系数λ≥1(特别是λ>2时),洞室位移响应存在临界埋深(200～300m),并随地应力侧压系数的增加而减小。洞室断面形状对洞室位移响应有一定影响,圆形断面洞室拱顶和拱底位移较矩形和马蹄形小。分析结果还表明,随地应力侧压系数的增加洞室位移明显减小,幅度随埋深的增加有减小趋势,地应力侧压系数λ<1时的洞室位移量值及随侧压系数的变化幅度明显大于地应力侧压系数λ>1时的情况。本文的工作可为工程设计提供一些概念性指导。     

基于火灾模拟的地下商业街安全疏散评价

基于地下商业街火灾安全疏散的各种影响因素的分析，利用计算机火灾区域模拟法对火灾烟气进行模拟，并根据所得的烟气状况，对安全疏散所需时间和危险来临时间进行比较，进而对地下商业街的疏散安全性进行定量预测和评价。     

基于格里菲斯准则的地下岩体天然裂缝分布的有限元模拟研究

地下沉积岩体一般非均质性很强，力学性质存在很大差异，并且在演化过程中由于深度、温度、围压等环境条件的差异以及后期可能发生的剥蚀、裂缝充填等改造作用的影响，使材料的力学性质发生改变。地下岩体的破裂也往往是在地质历史过程中经历了多期发育而最终形成。地下岩体的所有这些特点使裂缝分布预测的难度加大。针对这些特点，采用综合定量方法建立裂缝预测的数学模型，分析裂缝形成的影响因素，确定模型参数和数值模拟步骤，从而对裂缝发育概率和发育特点做出预测。最后介绍了一个在石油工业中应用的实例。     

基于关联耦合法探讨城市地下空间需求模型

地下空间开发已成为中国发达地区向心式城市化的重要途径,对地下空间的需求评估为地下空间科学高效的开发提供了保障。目前地下空间需求评估常采用专家打分法、层次分析法等方法,但不能反映开发规模。本文以福州市中心城区为例,借助Arcgis建立城市地下空间需求模型。模型分为需求预测与相关规划校正两个步骤,其中需求预测运用关联耦合法,对地下空间需求较大的城市用地的地上建设量进行预测,通过停车、民防与商业三个主要功能的地上地下协调系数,推算其地下空间建设量。最后通过相关规划进行校正。与传统预测方法相比,此方法能结合地下空间的整体预测与专项规划,创建地下空间需求量数据库,为现有的需求评估方法提供重要的补充。     

采样方案对反演岩体渗透参数的影响

利用地下水位的观测资料对岩体渗透参数进行反演是较为可靠的方法。目前常用随机布点的方法获得地下水位的观测资料。这种方法没有考虑地下水位的空间变异性。通过对地下水位空间变异性的分析，将总体估计误差作为评价样本好坏的标准，并用它研究了3种不同采样方案下等效连续介质的主渗透参数反演结果。分析结果表明：在满足反演精度的前提下，采用优化的方案可降低采样费用；采用随机布点，在相同布点数时，反演结果的误差较优化方案的误差大；增加随机布点数对反演结果改善不明显。     

许昌市主城区地下空间需求量预测研究

在查清许昌市主城区现状地下空间资源的基础上,对该区域地下空间的开发需求量进行了预测分析,以准确预测出未来城市主城区地下空间发展的需求,进而指导地下空间资源开发利用。     

杭州新天地地下商业与停车需求的分析研究

以杭州新天地项目为例，采用指标预测法与交通预测法对地下商业与地下停车设施需求进行了分析研究，确定了地下停车库的规模，并提出了地下空间开发设计方案，可为广大关注地下空间开发的人员提供指导。     

New method for determining the elastic parameters of rock mass layers in the region of underground mining influence

The primary objective of the following paper is to determine the value of strata elastic parameters in a selected Polish mining area using a new method based on finite element analysis, GSI geotechnical classification and “back analysis”. The individual rock layer strain parameters were estimated by means of comparing the measured subsidence trough with the result of numerical analysis carried out for the same geological and mining conditions. As a result of such an analysis, the values of the elastic modulus of the anisotropic model of strata were obtained in the region of underground mining influence.     

岩体地下结构围岩稳定非概率可靠性的凸集合模型分析方法

在岩体地下结构围岩稳定可靠性分析中,由于岩体的物理力学参数本身的特点,通常只能在岩体分类的基础上给出其变化的区间,要得到其概率密度分布函数和隶属函数是非常困难的。采用传统的统计概率和模糊概率模型得出的概率结论只具有理论上的意义。针对岩体地下结构围岩的特点,引进非概率的可靠性分析方法,采用凸集合模型描述基本参数的不确定性,将结构功能函数转化为仿射函数,对于给出了设计安全域的地下结构,利用仿射函数在凸集合域上求得响应输出区间,通过比较设计安全域和响应区间,确定其可靠性;对于没有明确给出设计安全域的结构,通过分析功能函数在凸集合模型上的均值与离差关系,给出其可靠性度量的非概率指标。在非概率凸集合模型分析方法中不必拟合概率密度函数和隶属函数,所需信息量少、准确度高,实例分析展示了凸集合模型分析方法的实用性。     

三维裂隙网络建模技术修正及其工程应用

三维裂隙网络建模技术是分析地下硐室围岩中裂隙分布规律的技术手段之一,可为硐室稳定性评价提供基础模型。本文以北山坑探设施围岩为研究对象,利用地表裂隙调查结果,分析裂隙产状、直径和密度的概率密度特征,采用蒙特卡洛方法构建三维裂隙网络模型,并通过围岩楔形体分析检验模型。继而引入硐室裂隙编录数据,修正模型参数和建模方法,建立具有高可信度的三维裂隙网络模型。最后,利用修正模型实现巷道尺寸设计和危险部位预测。上述研究修正了三维裂隙网络建模技术,并提出了模型在硐室围岩稳定性评价和辅助设计领域的应用方案,为我国高放废物处置地下实验室及类似工程的研发提供了技术支撑。     

基于情景分析法的地下空间规模预测

为应对地下空间建设的不确定性,首次将规模预测中引入情景分析法,主要包括6个步骤:明确决策焦点、分析现状特征及发展趋势、识别关键因素、构建发展情景、评价情景方案以及确定情景并制定调整机制,其中,结合地下空间规模预测方法的情景方案构建是核心。以中山市中心城区地下空间规划为例,在明确规划目标与重点和对现状特征与发展趋势认识的基础上,提出影响地下空间建设的关键因素主要包括经济社会发展水平、政策法规水平以及大型基础设施建设水平,结合案例分析法、功能分类法提出高、中、低三个发展情景的规模,最终通过对关键因素的趋势分析,确定中等水平的发展情景为规模预测值,并提出其他情景方案关键因素的相关参数作为检讨指标,制定近期建设规划作为滚动的调整机制。