基于灰色系统理论的锚杆极限抗拔力预测方法

利用有限的实测数据准确地预测锚杆的极限抗拔力具有重要的现实意义。根据灰色理论建立了锚杆的拉拔荷载—位移关系的GM（1,1）模型。介绍了运用灰色理论在有限的实测数据备件下预测锚杆极限抗拔力以及完整的拉拔荷载—位移关系的方法。通过工程实例的分析计算,说明了该方法具有良好的预测精度,能满足工程实际的需要。     

单桩承载力的灰色预测方法

利用有限的实测数据准确地预测桩的极限承载力具有重要的现实意义。根据灰色理论，建立了单桩荷载．沉降关系的GM(1，1)模型，介绍了运用灰色理论在有限的实测数据条件下预测单桩极限承载力以及完整的荷载．沉降关系的方法。通过工程实例的分析计算，证明该方法具有良好的预测精度，满足工程实际需要。     

流变性软土地层桩基沉降位移的粘弹性解析方法

考虑流变性软土地层桩基工程特性,并通过构建桩底土体虚拟柱状结构模型,建立了由桩体变形和桩底沉降时效特性的桩基沉降位移计算模型及其理论解。研究了桩基承载模式及其随荷载的演变规律、对应承载模式条件下桩基沉降位移及其时效特性。结果表明:软土地层中桩基荷载通过桩周阻抗自上而下传递,桩基承载模式随荷载增大存在摩擦承载模式、摩擦与桩端共同承载模式及其随荷载与环境条件逐步演化的动态关系;当桩基处于摩擦承载模式时,桩基沉降位移等于桩体压缩瞬态弹性变形;当桩基承载模式处于摩擦与桩端共同承载状态时,桩基总位移为桩体变形和桩底土体沉降位移的叠加,受土体的流变特性影响,桩基总位移呈现显著的时效特性,且随荷载增大桩端承载效果以及桩基位移的时效性愈加显著。     

岩土工程反分析的计算智能研究

 传统岩土工程学科的研究方法及思路限制了岩土工程反分析技术,乃至整个学科的发展,因此,从研究思维变革的根本上着手,把现代智能科学中的新发展分支—计算智能引入岩土工程反分析,可望使其产生一个飞跃性突破,以至带动整个岩土工程学科的发展。基于此思路,本文把计算智能方法引入反分析领域(本文反分析指位移反分析),全面而系统地进行了反分析的计算智能研究。 岩土物性参数反演可分为正反分析(优化反分析)及逆反分析两种。针对正反分析目标函数的复杂性,把进化计算引入正反分析研究,提出了进货反分析方法。基于前人的研究及对算法机理的分析,提出了一种快速收敛遗传算法反分析方法。首次结合进化规划、人工免疫系统原理及有限元计算提出了一种新的免疫进化规划反分析方法,标准算例证明它是一种相当理想的正反分析方法。从系统逆辨识的全新角度观察反分析研究,提出了基于神经网络的逆反分析思路。并提出了一种结构及权值同时进化的新型进化神经网络模型,并由它进行了进化神经网络逆反分析研究。 为了进行模型辨识,基于岩土本构模型的统一表达式,提出了一种新的岩土本构模型类内辨识的进化方法。基于分子生物学及现代进化论观点,创造性地提出了一种既模拟生物种间竞争又模拟生物种内竞争的生态竞争进化模型。基于此,提出了一种岩土本构模型类间识别并同时反演其物性参数的新算法。 根据位移时序分解原理,以灰色系统拟合位移序列的趋势,以本文提出的网络结构及算法参数同时进化的进化神经网络逼近序列的趋势偏离量,首次提出了基于灰色系统—进化神经网络的位移时序混合智能建模新方法。并通过两个工程实例验证了该混合智能方法的良好位移建模及预测能力。 最后,采用天生桥一级电站工程、某抽水蓄能电站工程及三峡永久船闸中隔墩岩体三个工程实例进行了免疫进化规划参数反分析、生态竞争模型岩体本构识别及灰色系统—进化神经网络位移序列建模预测研究,从工程实例角度验证了前述反分析方法的可行性。 计算智能在岩土工程中的应用研究是一个新兴的领域,本文仅进行了一定程度的计算智能反分析研究,但也未能穷尽。因此,本文研究只能起到抛砖引玉的作用,期望对此方面研究有兴趣的广大研究者共同努力,促进此项研究的发展。     

岩体本构模型反演识别理论及其工程应用

本文研究了利用隧洞位移量测所提供的信息去识别岩体本构模型的理论和方法,解决了岩土工程位移反演分析的模型辨识理论问题．工程应用实例表明,本文提出的方法不仅有较高的理论价值,还有潜在的应用前景．     

灰色预测法在单桩竖向静载荷试验中的应用

根据灰色理论,建立了单桩荷载-沉降关系的SGM(I,1)模型,介绍了运用该模型在有限的实测数据条件下预测单桩完整的荷载-沉降关系以及单桩极限承载力的方法,并通过工程实例的计算分析,证明该模型具有良好的预测精度,满足工程实际需要。     

上海虹源盛世超大深基坑工程长时位移计算

针对上海虹源盛世国际文化城超大深基坑开挖扰动位移的时效特性,通过建立适用于基坑复杂结构体系的3D FEM模型和符合工程区域软土流变特性的地层蠕变模型,采用基于开挖卸载过程3D有限元方法与时间增量蠕变位移计算方法相结合,有效解决流变软土地层基坑开挖卸载位移与蠕变位移相互耦合条件下工程扰动区域土体长时位移计算问题。预测计算方法在依托工程中成功应用,为土体长时位移、长时稳定性预测以及工程施工方案的优化提供技术借鉴。     

GM(1,1)与GM(2,1)模型在基坑工程预测中的应用

灰色系统理论已经在岩土工程领域有广泛的应用。本文把灰色系统中的GM(1,1)模型和GM(2,1)模型应用到基坑工程中,并编制了预测计算程序GYC1.0用于锚杆拉力、地面沉降和地面水平位移预测计算。工程实践说明:GM(1,1)模型比GM(2,1)模型更可靠,稳定性高,但是GM(1,1)模型短期预测时效果良好,中期预测时效果偏差较大,长期预测则要慎重。     

基于灰色马尔可夫链的深基坑沉降预测

深基坑工程是集岩土工程和结构工程于一体的复杂系统工程,影响因素众多,其位移变化具有较大的不确定性和很强的非线性动力学演化特征。因此,利用传统方法对其位移规律建立满意准确的数学模型非常困难。利用灰色GM(1,1)模型来体现其灰色性,用马尔可夫动态过程来反映系统受影响的随机性。工程实例表明,利用灰色马尔可夫链对深基坑沉降变形进行预测是可行的。     

大直径桩荷载与沉降关系的改进离散灰色模型

大直径桩荷载与沉降关系曲线一般为缓变形,未必符合指数曲线特性,很可能服从其他非线性特性,为此对离散灰色DGM(1,1)模型进行拓展,建立了非线性离散灰色模型。以此模型为基础利用优化理论求出初始迭代点,提高了非线性离散灰色模型的精度。利用该模型预测大直径桩荷载与沉降曲线,预测值与试验值吻合较好,与GM(1,1)模型、离散灰色DGM(1,1)模型相比,预测精度进一步提高,为大直径桩的荷载与沉降关系曲线预测提供了新的方法。     

Uplift tests of jet mixing anchor pile

The jet mixing anchor pile is a new kind of supporting technology for foundation pit engineering in soft clay. The engineering features of jet mixing anchor pile as well as the difference between it and normal anchor bolt are introduced. The uplift tests of 4 jet mixing anchor piles are presented in detail to obtain the ultimate bearing capacity and load–deformation relationship of the piles. Load-transfer analysis, which is rarely applied in the analysis of uplift piles, is carried out on the piles with a hyperbolic calculation model. The load transfer method focuses on the interface between pile and soil, with which the non-linear behavior, the bearing capacity and the engineering features of the anchor piles can be fully studied. The calculated load–displacement curves of the piles have close agreement with that of the pullout tests, indicating that the proposed analytical solution is reasonable and feasible in predicting the bearing capacity of the piles. Thus, with this study, the supporting stiffness of the anchor pile can be predicted in the design stage of the foundation pit engineering, which is very important and meaningful in practical engineering. The decay curve of shear stress of soil surrounding the pile is derived with the load-transfer method, through which the minimum transverse space of each two piles can be decided against the pile group effect. Engineers can optimize the length and spacing of group piles through this.     

土层锚杆拉拔界面松动破坏分析

根据界面黏滑本构模型假定和剪切位移法基本原理,推导了土层锚杆拉拔临界松动荷载理论公式和锚杆拉拔荷载与松动长度内在关系表达式。界面黏滑特性致使锚杆剪应力重新分配,引起荷载进一步往里端传递,加剧里端锚固体损伤劣化。依据界面抗剪强度与残余强度之间大小关系将土层锚杆拉拔松动破坏类型划分为渐进式和突发式两种形式,并给出了破坏类型定量判别标准及其所对应的锚杆拉拔极限荷载理论解。最后,结合已有的锚杆拉拔试验资料,通过计算对比分析,验证了方法的可行性。     

锚杆荷载传递机理的理论模型分析

应用基于 Mindlin 问题位移解的模型、双曲函数模型、基于抗拔作用的力学模型等3种理论模型分析了锚杆荷载传递机理和锚杆表面剪切力和轴力沿锚固长度的分布规律及其影响因素。就锚杆荷载传递机理问题,对这3种模型作了比较,并对它们作了评价,指出各自的适用性,进一步为岩土工程中锚杆的力学分析和设计提供理论依据。     

残差修正的GM(1,1)模型在基坑安全预报中的应用

论述了安全预报的方法、灰色系统、灰色预测模型的建立和位移预报以及运用Matlab使上述安全预报理论在计算机上得以实现。对安全预报整个过程进行了详细的研究,最后通过实际工程例子对本论文研究的理论进行了具体的应用得到如下结论：GM（1,1）模型结合GM（1,1）尾数残差模型运用于基坑近期水平位移预报是可行,并且能达到安全预报的精度要求。     

砂土中锚板荷载-位移特性研究及上拔位移计算

根据砂土中水平锚板的抗拔荷载 位移 (Q S)曲线特征 ,假定锚板的无量纲化荷载 位移 (Q Qu—S D)曲线为双曲线方程 ,对本次砂土中模型锚板的抗拔试验数据和相关的现场和模型试验结果 ,进行了统计学分析 ,阐明了模型试验锚板和现场试验锚板抗拔性能的差异 ,考虑到实际工程的不确定性 ,按 95 %的置信上限确定双曲线方程的系数 ,得出水平锚板的无量纲化双曲线方程 ,据此可以求解锚板在工作荷载下的位移。最后对方程的应用作了说明。     

典型顺层高边坡工程病害的地质力学模型试验研究

以万梁高速公路某顺层高边坡病害治理工程为背景,采用地质力学模型试验方法,完成了顺层高边坡有无支挡模型的对比试验。给出了顺层高边坡工程病害的相似物理模拟方法,采用均匀毛细浸润技术模拟雨水对模型滑带材料的影响,得到了开挖、降雨以及支挡工况下顺层高边坡工程病害的发展形态以及抗滑支挡结构的受力特点。结果表明,在无支挡条件下坡体具有牵引式加速下滑的运动特点,且坡面质点的运动速率比滑带质点大,抗滑支挡结构的施加不仅限制了坡体位移,而且使坡体呈现出了推动式的运动特点;工后降雨会引起锚索预应力的较大损失,对锚索抗滑桩中锚索而言,约为设计值的10%;对于框架锚索而言,多次降雨会直接影响到结构的长期可靠性。     

多因素灰色G(1,N)模型在大跨桥梁基坑位移预测中的应用

G(1,1)模型只利用单点已测数据进行预测该点的位移,而不管别的因素的影响。而事实上该点位移和围护桩上其他点的位移及锚索拉力是耦合的。针对传统的单因素灰色模型在基坑预测中的不足之处,提出采用多因素的G(1,N)灰色模型对基坑位移进行预测研究。计算实例表明,该模型预测精度高,所需数据少,简单实用,值得在大跨桥梁基坑预测中推广。     

基于能量原理的压力型锚杆数值模拟计算

根据能量原理,推导了压力型锚杆的轴力与位移计算式。其中锚固体与周围土层的黏结力计算采用弹塑性剪切位移模型,并考虑因位移过大而发生土层卸荷的情况。提出了最小势能原理在压力型锚杆问题中的应用方法,并给出了能量方程的程序求解流程。最后通过算例分析了压力型锚杆在各级荷载下的轴力、位移以及剪应力分布情况,进一步讨论了压力型锚杆的荷载–位移曲线,计算了压力型锚杆极限锚固长度。得出的结论：①压力型锚杆在大部分荷载下都处于弹性工作阶段,一旦进入塑性状态,就表明即将达到承载力极限;②考虑土层卸荷情况的锚固体能量传递理论可以解释压力型锚杆极限锚固长度的存在。     

An analytical analysis of the full-range behaviour of grouted rockbolts based on a tri-linear bond-slip model

This paper presents an analytical solution for predicting the full-range mechanical behaviour of grouted rockbolts in tension based on a realistic tri-linear bond-slip model with residual bond strength at the grout–bolt interface. The full-range behaviour consists of five consecutive stages: elastic stage, elastic–softening stage, elastic–softening–debonding stage, softening–debonding stage and debonding stage. For each stage, closed-form solutions for the load–displacement relationship, interfacial shear stress distribution and bolt axial stress distribution along the bond length were derived. The ultimate load and the effective anchor length were also obtained. The analytical model was calibrated and validated against two pullout experimental studies. The predicted load–displacement curves as well as the distributions of the interfacial shear stress and the bolt axial stress are in close agreement with test results. A parametric study is also presented, providing insights into the behaviour of the rockbolts.     

地下洞库围岩外加固抗炸弹爆炸性能研究

 为进一步提高已建地下洞库的抗爆炸性能,本文提出了对洞库围岩采用交叉锚固进行加固的方法,并通过相似模型试验对加固前后的洞库模型进行了爆炸对比试验;在采用数值模型计算验证后,利用数值模拟的方法分析了锚索参数以及围岩强度对洞库抗炸弹爆炸性能的影响。研究结果表明：在相同的爆炸荷载作用下,加固围岩洞室衬砌结构的压力峰值、加速度峰值、拱顶位移峰值及整体破坏程度均小于未加固围岩洞室,加固围岩的爆腔体积、塑性区半径均较小,岩体内裂缝较少,爆点附近岩体耗散的爆炸能量较多;加固锚索面积越大、倾角越大、间距越小、长度越大、加固围岩材料强度越高时,洞室衬砌拱顶的位移响应峰值越小,且锚索角度的影响最大,围岩强度和锚索间距的影响其次,锚索面积和锚索长度的影响较小。论文研究可为地下防护工程设计和坑道围岩加固提供参考。