瀑布沟地下厂房施工期变形与稳定的跟踪预报

应用基于弹粘塑性势理论的有限单元方法、人工智能方法以及加锚节理力学模型,建立基于位移监测资料的岩体力学参数反演系统,根据反演参数实现对地下洞室后续施工过程中围岩稳定性与变形的预报.应用该反演预报系统,动态跟踪预报瀑布沟地下洞室群在开挖、支护过程中围岩的稳定与变形情况,对洞室群的稳定性进行了评价.     

基于TBA法的地下厂房围岩力学参数位移反分析

讨论了TBA反分析法的原理,结合某水电站地下洞室工程中地下厂房的开挖过程,建立了模拟动态施工的有限元模型,运用TBA法对地下厂房的围岩力学参数进行了反演计算,运用遗传算法进行了数值验证,有效地确定了岩体的弹性模量.结果表明,增量位移与实测值吻合较好.     

地下厂房围岩参数场位移反分析

提出地下厂房围岩参数场的概念,利用增量位移和遗传算法优化反演其值.针对地下厂房围岩特性,认为其力学参数不是均一的,而是一个由不同量值的参数组成的参数场.结合某水电站地下洞室工程中地下厂房的开挖,建立了模拟动态施工的有限元模型,对洞室附近的围岩弹性模量进行了反演计算.结果表明:所得增量位移与实测值符合较好,岩体力学参数分布符合实际规律.     

地下洞室施工监测预报信息系统研究

针对地下洞室设计、施工中“力学参数给不准,信息管理混乱”的问题,有必要对岩石参数进行反演,并对反演分析及监测预报过程中需要和新产生的大量数据、图形信息进行有效的管理.结合实际工程,基于数据库、面向对象、可视化三大关键技术,在Delphi集成环境中开发了地下洞室施工监测预报信息系统.该系统可实现地下洞室力学参数反演分析、开挖预报过程的可视化;以及对参数反演及地下洞室开挖监测预报过程中的大量信息进行有效管理.系统在功能和用户界面等方面都具有较好的通用性,可在同类工程中推广.     

大型地下洞室群施工期快速反馈分析实用方法

工程岩体是一个高度复杂的灰色系统,按理论方法或实测途径均难以完全确定岩石的基本参数。地下工程快速反馈分析方法是工程现场完善设计、优化施工的可靠方法。通过深入分析施工期围岩参数正反演过程,发现影响反演效果的关键因素为输入数据的真实性,计算模型的适应性和计算结果的可靠性。结合工程地质和监控量测特征,提出了用正交试验设计优化反演方案设计的方法;采用区间分析和分层优化的思想建立了不确定性力学参数的区间反分析优化方法,并给出了目标函数和技术路线。研究地下工程施工过程中多点位移计的布置原则和监测数据变化规律,指出了快速反馈分析方法在大型地下洞室群施工参数反演实践中的特点。通过针对性的反演分析可得到最优围岩参数值,用以优化工程设计和施工。     

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。     

浅埋地下洞室围岩岩体力学参数反分析研究

基于随机权重粒子群和最小二乘支持向量机方法建立地下洞室力学参数位移反分析模型,利用正交试验和3DEC模型确定各水平参数的学习样本,对地下洞室岩体的力学参数进行位移反分析。结果表明:利用支持向量机方法的非线性映射可以实现力学参数的反分析;反演得到主厂房围岩方向的侧压力系数Kx,Ky为0.453、0.644;三类岩体的弹性模量E3,E4,E5分别为10.15、8.20、2.62 GPa;将反演分析的参数带入3DEC模型得到的位移与实测位移相对误差较小,验证了反演参数的合理性。     

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。     

土体洞室开挖的力学参数敏感性分析

为了研究围岩土体力学参数对洞室围岩稳定性的影响规律,以有限差分法为基础,应用FLAC3D软件,建立了兼顾时空效应的地下洞室开挖过程的数值计算模型,并确定模型中的弹性模量、内摩擦角、黏聚力为洞室稳定性的影响因素。通过模拟洞室围岩的弹性模量、内摩擦角、黏聚力变化时洞室开挖的全过程,并借助系统分析中的敏感性分析方法,分析了弹性模量、内摩擦角、黏聚力对洞室围岩土体应力、位移影响的敏感性。通过对不同参数敏感度因子的比较,确定了洞室围岩土体应力、位移对影响因素的敏感性排序:黏聚力内摩擦角弹性模量。     

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体的力学参数提供了一种可行的数值算法。     

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.     

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。     

离散裂隙网络对岩体力学特性影响数值模拟研究

为了研究结构面对破碎岩体力学参数的影响,以溧阳抽水蓄能电站地下厂房工程建设为例,在现场围岩地质条件、岩体结构特征及岩体质量分级等研究的基础上,分别选取主厂房顶拱、上游边墙和下游边墙三处裂隙的密度、迹长和倾角等参数进行统计,基于Monte-Carlo法构建离散裂隙网络,最后通过三轴压缩试验离散元模拟研究离散裂隙网络对岩体力学参数的影响。试验结果表明结构面对岩体的力学特性起决定性作用,岩体的单轴抗压强度、弹性模量、粘聚力、内摩擦角等参数及其离散性对结构面的密度、倾角和迹长等变化较为敏感。     

基于双参数地基的隧道预支护拱棚壳体力学模型

隧道预支护技术作为重要施工辅助方法,除有效加固围岩外,还具有良好的承载、抑制变形作用。为了更好地模拟隧道预支护拱棚真实受力,基于注浆管棚、水平旋喷拱棚所呈现出的壳体特性,首先,建立正交曲线坐标系,通过位移函数求解控制方程,然后,引入Pasternak地基模型,建立了Pasternak双参数地基的拱棚壳体力学模型,最后,推导出拱棚挠度、内力、地基反力的解析解表达式。将所提模型进行案例计算和数值验证,再对预支护拱棚的变形、横纵向受力以及地基接触反力进行分析,探讨了拱棚设计参数对旋喷拱棚变形的影响。与既有文献的分析方法对比,所提模型考虑了岩土体的连续性和注浆加固区整体性影响,相比传统方法理论上更贴近拱棚预支护真实受力状态;解析法和数值法得出的整体挠度曲线均呈“勺形”分布,结果吻合程度较好。力学分析表明：纵向上,拱棚能很好地调整压力分布,一定程度上使内部围岩处于免压状态;以开挖面为界,拱棚纵向弯矩、剪力的影响范围约5倍开挖进尺;横向上,拱脚处剪应力起主导作用,拱顶处主要由正应力主导且容易发生材料破坏;不同参数对拱棚结构变形影响程度不同,总体表现出：初始挠度>开挖进尺>桩径>埋深>开挖高度。     

人工神经网络结合遗传算法反演岩体初始地应力的研究

提出综合应用实数编码的遗传算法与改进的BP神经网络的优化反演分析方法,并通过数值分析,探讨了该方法在应用于位移反演岩体初始应力与材料参数方面的有效性.在算例中,以Burgers模型的计算数据作为改进神经网络的训练样本,用遗传算法搜索待反演参数解向量.计算结果表明利用遗传算法优化神经网络权值能提高神经网络迭代算法的效率与可靠性.该方法应用于岩体初始应力场的反演具有迭代过程平稳、收敛快、结果准确等特点,能够有效地求得岩体初始应力与材料参数.     

骡坪隧道围岩参数的智能反分析研究

基于有限元理论、正交设计和人工神经网络建立了新的隧道围岩物理力学参数智能反分析方法。按照正交设计和均匀设计要求选取不同物理力学参数,用ANSYS有限元程序计算得出相应的神经网络分析样本;进行网络训练和网络结构及学习参数优化;利用现场监测数据,对骡坪隧道围岩物理力学参数进行神经网络反分析,分析结果满足精度要求。     

深埋交叉隧道动态施工力学行为研究

分离式独立双洞之间的横通道开挖,再一次引起主隧道围岩和支护结构的应力释放与重分配,引起交叉段附近岩体与支护结构力学行为发生变化。结合高地应力区深埋隧道工程,通过3D弹塑性有限元数值仿真模拟,分析横通道不同施工方案和动态施工过程对主隧道围岩与初期支护结构力学行为的影响。分析结果显示,横通道的开挖对围岩应力和位移影响较大,对交叉侧主隧道侧壁初期支护应力及交叉对侧主隧道侧初期支护3σ和XY平面的剪应力影响较大。为深埋隧道交叉段监控量测系统的设计、施工方案优化及安全控制提供了依据。