云岭隧道围岩物理力学参数正演反分析

以FLAC差分程序作为模拟隧道开挖的正演工具，结合BP神经网络程序，对云岭隧道软弱岩层施工过程中量测的围岩位移进行反分析，确定围岩物理力学参数。将反分析结果代入FLAC程序进行正分析计算，计算位移与实测位移符合很好，证明了基于FLAC的隧道BP神经网络位移反分析的可行性。结果表明，反分析所得围岩物理力学参数改进了原勘测资料中的建议值，对隧道围岩稳定性评价及信息化设计具用实际意义。     

岩壁吊车梁硐室围岩力学参数反分析研究

建立漫湾电站二期地下主厂房岩壁吊车梁硐室的三维有限元计算模型,对硐室围岩的力学参数和吊车荷载进行正交组合后,计算出各种组合情况下的围岩位移,对参数敏感性进行分析.把敏感性参数组合时计算出的位移值,作为BP神经网络训练的样本空间对模型进行训练,把监测值输入训练后的模型中反算出围岩力学参数,最后输入参数进行变形验算.即把三维有限元分析方法和神经网络方法联合应用,通过正分析-反分析-正分析的分析方法,计算出围岩的力学参数.对理论分析的结果和实际结果进行比较,证明了所采用的分析方法和分析模型是正确可行的,能为设计人员有效解决实际工程中的力学参数的准确取值问题,提供一种分析方法.     

风化花岗岩地层隧道衬砌裂损分析与处理研究

围岩风化不仅能改变围岩的矿物成分,而且能降低其强度,使得作用于衬砌结构上的围岩压力加大,导致衬砌开裂,甚至发生破坏.新家洞隧道穿越地层为花岗岩地层,开挖后围岩稳定性好,按Ⅱ级围岩支护.但隧道建成2 a后,隧道衬砌结构出现严重裂损.为了研究衬砌结构开裂原因,采用试验手段对裂缝周边混凝土强度及花岗岩的物相成分、力学性质等进行测试.测试结果表明,围岩风化、强度降低是导致衬砌开裂的主要原因.最后,利用有限元反分析法确定围岩物理力学参数,并基于此对整治后隧道结构安全性进行评价,从数值模拟结果和现场实施效果看,衬砌结构满足强度要求.研究成果对类似地层中隧道设计与施工具有参考意义.     

三车道公路隧道监测分析研究

本文结合八达岭高速公路潭峪沟隧道,选取有代表性的断面进行钢格栅钢筋应力、初期支护混凝土应力的监测,得出了各类围岩支护内力的变化规律、稳定时间,并依此进行计算反分析,得出围岩的物理力学参数,并将监测及反分析结果及时反馈给设计与施工,与设计时选用的参数进行对比,不断调整支护参数及施工方式,使本工程得以安全、经济、快速地完成,并据此提出了三车道大跨度隧道的锚喷支护参数.     

位移反分析在隧道工程有限元数值模拟中的应用

如何更加准确地获取岩土体的力学参数是提高有限元计算结果准确性的前提。以江西寻乌—全南高速公路桂云山隧道为例,提出采用位移反分析的方法获取围岩的力学参数。根据现场监控量测数据,基于位移反分析程序得到围岩的等效弹性模量及侧压力系数,并将由反分析得到的等效弹性模量及侧压力系数和规范建议的取值分别代入到MIDAS/GTS有限元模拟计算,相比之下,发现基于位移反分析的计算结果与实测值更为接近,表明通过反分析的方法获取岩土体力学参数的途径是可行的。     

隧道软弱围岩的改进BP神经网络位移反分析

基于一般BP神经网络特点,特别是在缺陷认识的基础上,采用改进BP神经网络对隧道软弱围岩进行位移反分析.通过增加神经元输出反馈量、运用二分法原理确定隐层单元数和改进惯性校正法、变步长算法、改进误差函数等方法,分别从BP神经网络结构和算法两个方面进行改进.并将现场监测数值和反分析计算位移值进行比较,其综合相对误差均控制在4%以内,取得了良好效果.成功将有限元数值仿真与BP神经网络原理结合,可为软弱围岩隧道设计和施工提供准确可靠的参数信息.     

基于马尔可夫过程和深度神经网络的TBM围岩识别

为了实现隧道围岩的实时识别,基于马尔可夫过程和深度神经网络模型,提出将先验围岩信息和掘进参数结合,作为深度神经网络输入的隧道掘进机（TBM）围岩实时识别方法. 根据施工现场地质勘探资料,用马尔可夫过程的隧道围岩分类方法预测隧道沿线的围岩分布概率;将该围岩分布概率作为先验围岩信息,结合TBM掘进参数作为神经网络输入,真实围岩类别作为输出,训练深度神经网络以实现对TBM前方围岩的实时识别. 使用工程现场数据进行对比实验,结果表明,所设计的深度神经网络模型的围岩总体识别率高于96%. 相比于仅将掘进参数作为输入,当结合先验围岩信息和掘进参数作为输入时,模型围岩识别率提高6%以上.     

复杂地质条件下调压室三维有限元参数反分析

在地下洞室施工过程的3维有限元模拟过程中,数值计算结果受到地应力场及岩体力学参数的影响。在参数反演过程中,地应力场和岩体力学参数对洞室围岩应力变形的大小影响过程非常复杂,要同时反演这两方面参数比较困难,因此依托复杂地质条件下柳坪水电站调压室工程,采用3维非线性有限元分析,把地应力场岩体力学参数分两步进行反演,首先利用洞室围岩变形之间的规律对地应力场进行反分析,岩体力学参数选取参考范围的中值,在获得计算模型的地应力场数值及分布规律后,再对岩体力学参数进行反分析,反演得到岩体的力学参数,得出微新围岩、断层、弱风化带、强风化带变形模量分别为19、0.45、4.5、2.25 GPa,泊松比分别为0.21、0.35、0.25、0.30。反分析位移与监测位移对比表明,平均相对误差符合计算精度要求,可为类似工程的研究、分析提供参考。     

偏压双连拱公路隧道围岩稳定性动态预测分析

由于高速公路偏压双连拱隧道的复杂地质条件,会给隧道安全施工带来严重威胁,提出在加强隧道开挖现场监控量测的基础上,以位移量测结果作为学习样本,应用BP神经网络预测隧道围岩位移的大小,分析围岩的稳定性.由于BP神经网络能综合考虑隧道围岩节理、裂隙等对围岩位移的影响,所以与有限元反分析法计算隧道围岩位移结果比较,显示BP神经网络预测结果的误差较小,预测值与实际测量值趋于一致,因此应用BP网络预测偏压双连拱隧道围岩位移,超前分析其稳定性是安全可靠的,该预测方法的预测结果可以指导现场的施工.     

膨胀性土质隧道围岩级别划分与支护对策研究

采用统计分析结合室内试验的方法,对山西某膨胀性土质隧道的工程地质性质进行了测试分析,系统研究了隧道出口端膨胀性土质的物理力学特性,提出了具有实用参考价值的铁路土质隧道围岩级别划分的亚级细化标准,并结合地质雷达图谱提供的相关参数数据,综合室内实验土体物理力学参数,对该膨胀性土质隧道的围岩分级进行了亚级细化,从而调整了该隧道的支护参数,改良了出口端的整体支护。研究结果对膨胀性土质的特性进行了合理评价,为隧道开挖方案的确定和支护参数的优化提供了理论依据,对今后膨胀性土质隧道的安全施工具有极其重要的实践价值和理论意义。     

地下洞室围岩物性参数识别的小参数方法

根据小参数展开理论,提出了一种识别层状地层中地下洞室围岩物性参数的方法,为利用测量位移获得围岩岩体的力学参数提供了一种可行的数值算法。     

地下厂房岩锚梁爆破参数优化设计与效果

选择具有代表性的实际光面爆破设计参数为样本，确定炸药类型、岩体裂隙发育程度、孔径、孔深、线装药密度、最小抵抗线、间距为影响岩锚梁爆破开挖效果的主要因素，利用神经网络强大的非线性映射能力，建立岩锚梁爆破参数优化模型，进行岩锚梁爆破参数优化设计。在相似地段进行保护层和岩台修面爆破试验，得出现场试验爆破参数，结果表明优化设计值与现场试验值吻合较好。对试验保护层和岩台修面爆破进行声波检测也表明其爆破质量最好，爆破松动圈范围最小。     

极浅埋富水砂层地铁横通道注浆加固与开挖稳定性

针对极浅埋富水砂层地铁隧道横通道可能出现的施工安全问题,采用室内实验、理论分析及数值模拟的方法,对隧道进行注浆加固试验及开挖工法的优选,提出一套适用于浅埋富水砂层横通道的注浆加固工艺及开挖工法。认为注浆加固可有效提高砂层的物理力学参数和土体力学性能;支护时间越迟,围岩变形越大,预加固可有效提高围岩的物理力学参数,降低围岩变形,改善地层的应力—应变关系;对台阶法与CRD(交叉中隔墙法)法开挖后拱顶沉降、应力及塑性区分布特征进行了对比分析,通过现场开挖监测量控与数值分析的对比,验证了该工艺的可行性,该研究可为类似工程提供一定的借鉴和指导作用。     

Fast determination of meso-level mechanical parameters of PFC models

To solve the problems of blindness and inefficiency existing in the determination of meso-level mechanical parameters of particle flow code (PFC) models, we firstly designed and numerically carried out orthogonal tests on rock samples to investigate the correlations between macro- and meso-level mechanical parameters of rock-like bonded granular materials. Then based on the artificial intelligent technology, the intelligent prediction systems for nine meso-level mechanical parameters of PFC models were obtained by creating, training and testing the prediction models with the set of data got from the orthogonal tests. Lastly the prediction systems were used to predict the meso-level mechanical parameters of one kind of sandy mudstone, and according to the predicted results the macroscopic properties of the rock were obtained by numerical tests. The maximum relative error between the numerical test results and real rock properties is 3.28% which satisfies the precision requirement in engineering. It shows that this paper provides a fast and accurate method for the determination of meso-level mechanical parameters of PFC models.     

龙滩水电站9号机进水口边坡反馈分析

以龙滩水电站9号机进水口边坡为例,针对高边坡施工期的工程特点,模拟施工进程以及各种施工措施,以弹-粘塑性有限单元方法为基础,利用人工智能方法建立了力学参数的联合位移反分析模型,反演了进水口边坡岩体的综合力学参数,在此基础上进行了边坡变形及稳定性的实时跟踪预报,为工程设计优化和信息化施工提供了重要的参考依据.     

Numerical simulations of failure behavior around a circular opening in a non-persistently jointed rock mass under biaxial compression

Pre-existing discontinuities change the mechanical properties of rock masses,and further influence failure behavior around an underground opening.In present study,the failure behavior in both Inner and Outer zones around a circular opening in a non-persistently jointed rock mass under biaxial compression was investigated through numerical simulations.First,the micro parameters of the PFC^3D model were carefully calibrated using the macro mechanical properties determined in physical experiments implemented on jointed rock models.Then,a parametrical study was undertaken of the effect of stress condition,joint dip angle and joint persistency.Under low initial stress,the confining stress improves the mechanical behavior of the surrounding rock masses;while under high initial stress,the surrounding rock mass failed immediately following excavation.At small dip angles the cracks around the circular opening developed generally outwards in a step-path failure pattern;whereas,at high dip angles the surrounding rock mass failed in an instantaneous intact rock failure pattern.Moreover,the stability of the rock mass around the circular opening deteriorated significantly with increasing joint persistency.     

软岩巷道“三锚”支护过程对巷道围岩稳定性影响

通过数值模拟和正交试验确定锚索、锚注、复喷的相关参数和最佳的支护工艺过程即：开挖→初次喷射混凝土→锚杆→锚索→复喷→锚注;运用FLAC模拟了软岩巷道逐步开挖和支护的过程,分析了不同的支护工艺过程下巷道围岩应力和位移的变化,进一步论证了最佳的支护工艺过程能有效的控制围岩的变形。这些为软岩巷道的支护工艺过程设计提供了理论参考,同时对于复杂条件下巷道支护的技术实践,具有重要的指导作用。