地铁隧道-地层系统的参数优化反演与动力响应分析

由半解析方法研究地铁隧道-地层系统的动力参数优化反演和动力响应分析问题.隧道结构由平面等参单元离散,地层由层单元离散,采用半解析位移函数导出了相应离散系统的动力方程和频域中的最小二乘优化反演方程,由此,在给出参数反演的同时,给出了系统的动力响应分析.这种基于参数反演而进行的动力分析可以给出与实际相符的合理结果,对地铁系统的设计有一定的实用价值.     

基于AutoCAD Civil 3D的滑坡灾害预警及防治工程设计与施工

以贵州地区关岭组地层中顺层高挖方边坡工程为例,利用AutoCAD Civil 3D的曲面工具建立了边坡的三维空间地质模型,基于建立的三维空间模型,实现了坡体软弱结构面的识别,反演计算了软弱结构面的力学参数,并成功对边坡的设计与施工提供了准确指导,成功对边坡滑坡灾害实现了早期预警。     

五强溪水电站船闸边坡的粘弹性位移反分析及变形预测

位移反分析的提出,可望为边坡工程设计工程师提供一个确定有关地层力学参数和某些地应力分量的新方法。本文针对五强溪水电站左岸边坡岩层的特点,选择了HK模型,并从该边坡的实测位移出发,反演该边坡工程设计所需要的岩体力学参数。文中较详细地阐述了有关原理和可行的方法     

某水电站高边坡煤系软弱结构面流变特性试验研究

 针对坝区开挖高边坡煤系地层软弱结构面的发育特点,设计和开发饱水条件,软弱结构面剪切流变试验装置,系统开展高边坡煤系地层中软弱结构面的时效变形特性研究,尤其是通过长达近1 a的流变力学试验,应用Burgers流变本构方程,建立各种类型软弱结构面的综合时效本构方程,获取坝区煤系地层软弱结构面的长期强度参数。剪切流变试验结果表明,饱水状态下软弱结构面长期强度参数c值为57～160 kPa,j值为12°～18°,比利用携剪试验所获得的软弱结构面饱水快剪强度参数折减约60%。研究结果为水库蓄水运行期的边坡安全反馈分析、变形机制、边坡加固防治对策的采取及支护设计优化提供重要的理论依据,也为类似工程边坡软弱结构面提供具有参考价值的本构模型。     

基于强度折减法的边坡岩土体抗剪强度参数反演

鉴于传统位移优化反分析复杂的数学运算和迭代程序编制,提出了将强度折减法与位移优化反分析法相结合求解边坡岩土体抗剪强度参数。将双参数优化模型转变为单参数优化模型,通过折减系数将位移与抗剪强度参数联系起来,并结合有限元分析、数据拟合、最小二乘法优化,反演边坡岩土体折减系数。通过算例验证了所提方法的可靠性。结果表明:在合理选取初始值的条件下,通过该方法可以求得边坡岩土体抗剪强度参数;该方法不仅避免了复杂的数学计算和迭代程序的编制,还克服了双参数反演时二元线性或非线性回归引起的较大误差。     

某基坑边坡垮塌事故分析

以湖北省武汉市阳逻区某商业开发项目基坑边坡垮塌事故实例为背景,分析边坡垮塌原因,判定造成边坡垮塌的主要影响因素为水、高岭土和施工质量,根据边坡破坏临界条件进行滑带土参数反演,并对造成边坡破坏的高岭土地层因子和施工质量因子进行量化对比,得出高岭土为引起边坡破坏的主要原因。     

岩石偏压隧道动态分析及相关研究

通过系统研究岩石隧道 ,尤其是偏压隧道的围岩压力确定方法 ,及其结构计算方法 ,能够在施工过程中对隧道衬砌结构进行动态分析 ,及时调整隧道施工参数 ,达到最佳的效果。文中采用规范推荐方法确定反分析的初始参数 ,采用可变容差的单纯形法进行荷载及地层参数的反分析 ,然后利用反演参数对衬砌内力进行正分析 ,以指导支护参数的确定     

锚索入射角对土岩结合边坡稳定性的影响研究

在土岩结合边坡中,地层各向分布不均匀,支护结构设计参数选用受地层变化的影响较大。以实际的工程边坡为研究载体,通过数值模拟及毕肖普条分法,研究了预应力锚索入射角的变化对典型土岩结合边坡支护效果的影响,总结了在同类工程中锚索入射角的选用及优化思路。结果表明,预应力锚索入射角是影响预应力锚索支护效果的重要因素之一,选择适当的入射角,可以有效地优化土岩结合边坡支护结构的抗滑性能,达到更好的支护效果。     

基于稳定性评价的坡体结构统一分类研究

回顾和讨论早期边坡结构的概念、分类方法和结构类型.为完善和统一边坡的结构分类体系,进一步阐释了坡体结构的概念,在地层岩性、软弱结构面发育程度及其与坡面的组合、岩体完整性、变形破坏特征等影响因素基础上,提出基于边坡稳定性评价的边坡统一分类体系,共划分出块状结构、似块状结构、非块状结构、碎裂散状结构和变形结构5大类21个子...     

基于实测内力的大直径水下盾构隧道荷载反演分析

作用在管片结构上的水土压力是管片设计的关键,但目前盾构隧道管片衬砌结构的荷载确定尚未有一个统一的方法,开展现场测试获取管片衬砌结构的水土压力是一个有效的解决途径,但受工法特性影响,所得测试数据通常具有一定的误差。依托武汉地铁8号线越江隧道工程,基于较为准确的结构内力实测值,针对岸边深埋段和水下浅埋段两种典型地层条件,对管片所受竖向水土压力和侧向压力系数进行双参数荷载反演分析。研究结果表明：隧道位于岸边深埋段、洞身穿越均一地层时选取竖向水、土压力作为反演参数,而隧道位于水下浅埋段,洞身穿越多种地层时选取竖向水压力和侧向压力系数作为反演参数是合理的。针对越江隧道岸边深埋段的地层特性,拱顶竖向土压力取等效于拱顶以上2倍洞径范围内土柱所产生的压力,水压力需根据地层渗透性予以折减,折减系数一般在070～085;对于水下浅埋段,竖向土压力可按照全土柱法计算,水压力取上部全部水压,侧压力系数反演值较隧道所处地层地勘值偏大。     

基于遗传算法的岩土热物性参数的反演

针对最优化方法反演岩土热物性参数易陷入局部最优解或不容易收敛的问题,基于遗传算法的全局随机寻优特性,将实数编码的遗传算法应用到岩土热物性参数反演中,将其所反演的参数结果与用传统最优化理论所得结果对比分析,结果显示遗传算法在反演岩土热物性参数是可行的,可以较为高效地得到符合实际近似最优解.     

AVO岩性参数反演的改进人工鱼群算法研究

为及时获取地震岩性参数,提出了基于动物自治体模型的人工鱼群算法进行参数反演。该方法对鱼群算法采取分阶段策略进行改进,并增加了跳跃与吞食行为,从而使鱼群更容易跳出局部最优得到性能优化。对振幅随炮检距变化(AVO)的实际数据参数反演的结果表明,与标准人工鱼群算法相比,改进的鱼群算法的反演精度与寻优时间都得到很大改进,表现出更强的寻优泛化能力。     

频谱反演法在探地雷达隧道衬砌检测中的应用研究

隧道衬砌模型的空间结构属于典型的层状分布,采用探地雷达进行隧道二衬检测时,往往很难识别高度小于调谐厚度的脱空。通过建立含有脱空薄层的隧道二衬层状几何模型,结合电磁波在隧道衬砌中的传播规律,给出了隧道衬砌检测时电磁波的反射模型,并推导了其广义反射系数谱域表达式,从而提出一种根据反射系数序列频谱估算隧道二衬厚度及脱空高度的反演方法。通过分析反射系数序列的幅度谱属性,进一步提出一种估计脱空层高度的快速方法,即根据幅度谱凹陷周期确定脱空层双程走时,进而估算脱空层高度。最后,利用1st Opt数学优化分析软件进行全局优化,并反演求解各参数。物理模型实验及现场应用实例的处理结果表明,当脱空厚度小于1/4波长时,本文所述的频谱反演法仍能准确反演出二衬厚度及脱空层高度,从而提高了探地雷达资料的垂直分辨率。     

弹性位移反分析对地应力、弹模的反演唯一性

地下工程中的平面线弹性问题共有 5个被关心的参数 ,即竖直、水平及剪切地应力分量、弹模和泊松比。利用单个洞室存在时的位移解析解对位移反分析所能辨识出的参数个数作了进一步的研究 ,发现所有地应力分量和弹模同为未知量时的反演不具有唯一性 ;此外 ,无论洞室形状如何 ,都有可能唯一地反演出各种组合下的未知参数 ,但形状简单的洞室对参数的限制条件较多。     

基于参考模型的三维电阻率约束反演方法研究

三维电阻率探测存在反演多解性问题,易造成地质解译困难甚至判断错误。针对该问题,提出将多种地球物理探测手段获得的已知信息构建为参考模型约束施加到电阻率反演方程中的解决思路。以地质钻探获得介质电阻率信息,以地质雷达法获得异常体界面信息,将得到的已知信息映射到三维电阻率反演得到参考模型,在电阻率反演中施加参考模型约束,形成了基于参考模型的三维电阻率约束反演方法,其中携带有已知先验信息的参考模型约束,具有定向引导电阻率反演方向的作用,理论上有助于压制反演多解性。开展相应的数值试验和工程应用,结果表明上述电阻率反演方法实现了对异常体形态、规模、电阻率值等的较好反映,是实现多元地球物理探测信息融合、压制多解性的一条可行途径。     

基于贝叶斯理论的软夹层多模式瑞雷波频散曲线反演研究

获得较高精度的软夹层横波速度和厚度是瑞雷波频散曲线反演的难点之一,尤其对一些低敏感性的软夹层而言,单纯依靠传统的算法改进以及多模式反演,反演效果往往不是非常显著。首次尝试采用算法改进、多模式及非线性贝叶斯定理相结合反演低敏感性软夹层。算法改进体现在,将阻尼惯性权和混沌思想融入到粒子群算法中,但改进算法并未解决软夹层模型低敏感性的困扰;为从反演解的角度分析评价影响反演精度因素,采用无偏Metropolis-Hastings sampling(MHS)方法对后验概率进行数值积分,并通过参数旋转提高采用效率,积分得到的1D和混合边缘概率分布以及参数相关系数矩阵等参数反应了反演解的不确定性和参数间相关性等信息。为解决低敏感性反演精度低问题,尝试采用贝叶斯信息准则(BIC),判断出最佳参数化模型,而此准则得到的最佳模型与理论模型更为吻合。应用非线性贝叶斯方法和BIC准则反演实测防渗墙数据,得到的反演剖面也与已知防渗墙结构较好吻合。     

基于蚁群算法的土石坝土体参数反演

介绍了新近为求解复杂组合优化问题而提出的蚁群算法。将蚁群算法运用于土石坝土体参数反演问题的求解:先对反演参数的搜索空间进行离散,将参数反演问题转化成一个组合优化问题;再针对土体参数反演问题的特点,改进蚁群算法,并将其用于土体参数的反演计算。算例表明,改进蚁群算法可有效求解土石坝土体参数反演问题。     

基于DSCM-FEMU的岩石力学参数反演研究

将数字散斑相关方法(DSCM)与有限元模型修正方法(FEMU)相结合,建立了岩石力学参数反演流程。首先,通过数字散斑相关方法,获取实验中岩石试件受载条件下的应变场;其次,利用有限元模拟方法,获取数值模型中的应力场;最后,构建最小二乘目标函数,并且通过不断更新有限元模型中给定的力学参数进行优化计算。当目标函数收敛时,得到与实验结果最匹配的力学参数。研究结果表明:(1)数字散斑相关方法与有限元模型修正法相结合,可以实现材料的力学参数反演;(2)得到以实验应变场、有限元应力场、材料弹性模量和泊松比组成的参数优化目标函数;(3)以三点弯曲实验为例,反演得到花岗岩的弹性模量和泊松比。     

复杂地基中桩基承载机理计算研究

对复杂地基中单桩承载性能进行进一步的分析探讨，分析比较了目前应用于桩基分析计算中的各种弹性理论法的适用性及局限性，建立了一套更接近实际的桩土体系模型，提出了一种新的计算分析复杂地基模型的桩基础计算分析方法——广义弹性理论法，与传递函数法、线性变形层模型、镜象法相结合，利用改进的Mindlin解，对复杂地基中桩基承载性能进行了计算研究。利用优化反分析方法所编制的正、反分析计算程序，不仅可计算复杂地基中桩身各点的荷载．沉降关系曲线，而且可以利用静载试验所得的荷载-沉降关系曲线，反演分析桩周和桩端土的力学参数值，用于指导同类型桩基工程的设计和施工。对大量的工程实例进行了分析计算，并与静载试验进行对比验证，得到了较为令人满意的结果。     

基于地表移动矢量的概率积分法参数反演方法

为解决概率积分法参数反演时计算不稳定、初值依赖、优化指标难以选取、非矩形工作面,多工作面影响下难以反演的问题,提出采用地表空间移动矢量反演概率积分法参数的遗传算法模型。该模型采用地表移动矢量的误差平方和最小作为计算指标,以遗传算法作为参数优化的核心算法进行概率积分法参数反演。用空间移动矢量指标可以解决分别采用下沉、水平移动监测值反演结果不相同、精度难以估算的难题。矢量反演模型对观测站设置没有特别严格的要求,降低了设站不当引起的计算误差。为解决遗传算法多次计算结果不同的问题,建立了组合预测计算方法,依据中误差加权均值得到唯一的计算结果。基于矢量移动值的反演模型,避免了传统计算方法的多个缺陷,计算效率高、易于与已有开采沉陷预计程序结合,为解决非矩形、多工作面地表移动观测站参数反演的工程应用问题提供了新的解决思路和计算方法。