边坡加权位移反演方法及工程应用研究

参数反演是获得岩土强度参数的重要手段,而对于分层或者含有软弱夹层的边坡,加权位移反分析是获得其土体参数的有效反演方法。利用边坡测斜数据与土体分块的基本思想,提出了一种加权方法。根据土体深部位移曲线与最小二乘原理,将边坡土体划分为若干个具有不同位移特点的块体,单个块体的位移可以用两个量进行表示:滑动位移与变形位移。将反映块体自身强度的变形位移作为加权反分析的权重,并提出了新的反演目标函数。最后,依托实际工程,利用新方法计算了边坡的强度参数,其结果与现场试验符合较好。同时,敏感度计算的结果也表明该方法的反演效果更佳。     

长江下游桥梁工程地基土体渗透特性研究

以江阴长江公路大桥北锚碇为例,首先阐述了锚碇地基土孔隙水压力观测和渗透性分析的意义。并根据江阴长江公路大桥地基基础安全监测成果,分析了孔隙水与长江水的水力联系。在比奥固结理论的基础上,采用变尺度优化方法反演了土工有限元分析中北锚碇地基土的渗透系数。并利用该桥北锚碇沉井浇筑完成后的实测变形结果,验证了反演参数的合理性。从而得知,土体的应力状态发生变化后将响应为土体参数的变化。上覆巨型基础的静荷载使地基土体渗透性减小,对基础的稳定性是有利的。     

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。     

考虑约束的贝叶斯概率反演方法

土体参数对岩土工程计算模型的预测效果至关重要。在土体参数识别问题中,基于MCMC抽样的贝叶斯方法是一种反演土体参数概率分布的常见方法。然而该方法通常仅考虑土体参数的先验分布、预测与观测间的差异,不考虑其他已知信息如土体参数间的经验性相互关系等,当采用数值模拟作为计算模型时,该方法计算负担大,限制了其运用。为此,提出了一种考虑附加约束信息的近似贝叶斯方法 REn KF-MDA,并将其与无约束MCMC、考虑约束的MCMC、正则化集合卡尔曼滤波REnKF进行对比,采用简单多项式算例和地基沉降案例说明该方法的有效性。结果表明:融合附加约束信息有助于提高反演参数的合理性和可信度,约束强弱由约束协方差决定。以考虑约束的MCMC为参考,REnKF可准确估计均值但显著低估了参数后验分布的不确定性,REn KF-MDA可同时合理地估计均值和不确定性。     

反分析技术在基坑开挖及预测中的应用

近十多年来，因基坑失稳影响施工的事故很多，土体计算参数取值的困难是造成事故的主要原因之一。本文以弹性地基梁法为基础，根据现场观测资料，运用位移反分析方法反演土体性态的计算参数，为附近地区土体参数相近的工程设计和施工提供依据及预测。     

基于神经网络的深厚软土地层参数反演分析

在深基坑工程数值分析中,土体本构关系的选取及其参数的确定对分析的结果会产生重要的影响。结合一个海中深厚软土基坑实例,根据现场实测数据,利用参数敏感性分析确定地层的关键参数,提出一个基于参数敏感性分析和BP神经网络的动态施工反演分析方法。分析结果显示,围护桩水平位移监测值与反演值吻合较好,说明基于参数敏感性分析和BP神经网络的动态施工反演分析方法能够很好地反映土体的非线性、不确定特征,依据该反分析方法获得的土体参数可用于估算下一工况的基坑位移。本次反演得到的土体参数可作为当地深厚软土地层类似工程土体参数的参考取值。     

基于FLAC2D的基坑全断面分析及预警方法研究

结合工程实例和实测资料,利用FLAC2D数值计算软件研究了全断面基坑分析方法。利用已建立的FLAC2D数值计算模型分析对比了不同土体参数的位移云图,并根据工程实测数据和影响参数分析结果,进行FLAC2D反演计算土体的等效弹性模量,利用数值反演计算所得的土体参数,对下一阶段基坑开挖的变形情况进行预警分析,预测结果表明基坑开挖导致的土体变形均满足规范要求,基坑变形处于安全状态。最后提出了以"FLAC2D数值建模、土体参数反演计算和基坑变形预警分析"为核心的FLAC2D全断面基坑分析方法。     

太湖明挖隧道围护结构变形监测与参数智能反演

获得准确的土体参数对软土工程的施工安全和工程质量意义重大,然而,软土具有特殊的工程性质,采用室内或原位试验都不可避免会对土体造成不同程度的扰动,从而影响土体参数的准确获取。反分析方法则可以通过现场大量监测数据的反向挖掘,能够有效的优化和补充原位测试和室内试验测得的参数。依托太湖明挖隧道临时大堤段深基坑工程,分析了基坑围护桩位移的监测数据,采用BP神经网络对该深基坑工程施工参数进行了动态反演,并论证了反演结果的合理性。结果表明,基于反演参数建立的计算模型,能够有效的模拟围护桩的变形位移,较好地吻合了实际监测结果,从而验证了参数反演分析方法的合理性。     

土石坝渗流反演分析的现状及发展

介绍了现有土石坝土体渗流参数反演分析的基本原理、基本方法及反演分析的发展,充分利用了原位监测资料的信息,对大坝的安全状态做出了准确评价,并在充分了解各类反演法的基础上,选择适合具体问题的方法,从而得到更加可靠的反演结果。     

马钢新区土坡力学参数的反演及边坡稳定性分析

对马钢新区土坡稳定性进行了分析,确定该边坡整体上不稳定,根据坡顶张裂缝发育情况,推测该边坡可能发生圆弧型滑动破坏.根据土体力学强度室内试验结果有时与实际情况存在较大偏差的实际,结合本边坡已经发生圆弧型滑动破坏的情况,基于现场量测结果和算边坡安全系数的计方法,对边坡的土体力学强度参数进行了反分析,最后,根据土体的强度参数的反演结果对边坡的稳定系数进行计算,计算结果表明反演结果接近实际情况,可以作为加固方案设计的依据.     

一种基坑钢支撑预应力施加数值模拟方法研究

在FLAC^3D中,采用梁单元模拟基坑钢支撑时,现有的预应力施加模拟方法是在梁单元设置以后,通过对梁单元两端的节点施加一对相反的作用力来代表要施加的预应力,导致支撑预应力变为围护体系的外力这一与实际不符的情况发生。为此,本文根据钢支撑与围护结构相互作用的机理,提出一种改进的钢支撑预应力施加模拟方法—虚拟位移法,即先固定梁单元一端节点,另一端节点施加节点虚拟位移,虚拟位移再施加于梁单元上,使梁单元压缩形成预应力。以深圳地铁5号线前海湾站基坑工程为背景,进行了常规方法和虚拟位移法的比较:在对支撑结构的影响上,常规方法引起各道支撑的轴力变化与实际存在明显的差别,而虚拟位移法则与实际一致。本文工作有实际意义。     

柔性挡土结构弹性支点法的改进

 对深基坑工程中计算柔性挡土结构的弹性支点法作了改进, 提出了考虑柔性挡土结构与土之间摩擦效应的分析方法。计算结果表明考虑摩擦效应时柔性挡土结构的内力及变形都有较显著的减小。     

Inverse Analysis of Soft Grounds Considering Nonlinearity and Anisotropy

The inverse analysis method, used to accurately predict the two-dimensional deformation behavior of soft grounds, is discussed in this study. To ensure safety when constructing on a soft ground, in-situ observations are usually made. An inverse analysis is then effective for identifying the in-situ parameters of the ground and for predicting future deformation based on the parameters. The settlement, the lateral displacement, and the pore water pressure are measured during the construction of the structure. It is generally difficult to predict the lateral displacement. In this research, therefore, the cross anisotropy (transverse isotropy) of the ground is introduced to overcome the difficulty of predicting the lateral displacement. Furthermore, a simplified hyperbolic model is introduced to simulate the nonlinear shear behavior. The model is convenient for use with the inverse analysis, since it does not require many parameters. The measured pore water pressure is seldom used in the inverse analysis, because information on the pore water pressure is not required, from a mathematical standpoint, in order to identify the consolidation parameters. The effectiveness of applying the measured pore water pressure for the prediction of future consolidation behavior, is clarified in this study. As a result, the hyperbolic nonlinear model and the assumed anisotropy were found to be useful in predicting the future deformation behavior of clay. Furthermore, the pore water pressure measurement was proved to be effective for the predictions in this study.     

复矢量法在虚位移原理中的应用

提出了用复数———极坐标矢量法（ 简称复矢量法） 来求虚位移,较传统的方法（ 解析法、几何法） 概念清晰,过程简单,且不需画出虚位移方向,为虚位移原理求解质点系的平衡问题提供了较大的方便．     

Wind load identification using wind tunnel test data by inverse analysis

The method for modal wind load identification from across-wind load responses using Kalman filter is presented and verified using the wind tunnel test data. The Kalman filter is utilized for the inverse identification from limited measured responses and the closed-form of Kalman filter gain in modal space is derived for different types of measured response solving the Riccati equation. The wind induced responses used for the verification are measured responses from an aeroelastic wind tunnel test of a rectangular shaped concrete chimney. The displacement responses of the top part of the model are measured and used for the wind load identification, but the acceleration responses obtained by numerical differentiation of displacement are also used in order to evaluate the effect of response type on the identification result. It is found from the identification results that the proposed method identifies the modal across-wind load from measured responses with quite accuracy and the acceleration response yields more accurate wind load identification than displacement response.     

利用位移互等定理改进的超静定结构位移计算方法

结构力学中,超静定结构的位移计算常使用单位荷载法,即利用超静定的实际位移状态与虚拟单位力状态相配的传统方法计算位移。该方法用于计算承受复杂荷载的超静定结构时,计算工作量巨大。利用位移互等定理改进的单位荷载法——位移互等算法,将原结构承受的荷载作用于静定的任一力法基本结构上所得的状态,与作用于原结构的虚拟单位力状态相配计算位移。由于荷载转为作用在静定基本结构上,有效降低了计算工作量。该方法在结构力学教学中有一定的实际应用价值,为师生提供了一种可选的新方法,丰富了结构力学的教学内容。     

钢筋混凝土抽柱排架结构计算分析

结合一大型冶金厂房鉴定项目,介绍"虚拟柱"法在钢筋混凝土抽柱排架结构计算中的应用,对钢屋架如何等代成实腹钢梁和"虚拟柱"方法中虚拟柱截面的确定给出具体方法,并分析了排架抽柱后内力和位移变化规律及"虚拟柱"刚度对排架内力和位移的影响。     

地下结构荷载的广义反演方法

利用位移反分析方法进行地下结构荷载反演是行之有效的.本文针对地下结构荷载反算存在解的不唯一性和不稳定性,提出地下结构荷载的广义反演方法.借助奇异值分解和广义逆建立地下结构荷载反算的广义最小二乘解估计、广义最小范数解估计和广义最小方差解估计.     

基坑支护结构主动极限位移的影响因素分析

运用弹塑性有限元程序计算基坑支护结构和土体的应力状态,采用“人工参与“的优化法来研究当基坑支护结构偏离土体方向时使土体达到主动极限平衡时的主动极限位移.大量数值计算表明:主动极限位移随土层深度增加而增加,但到一定深度后其增量为零,主动极限位移与土的弹性模量成反比.在此基础上研究了上海软土地区基坑支护结构主动极限位移的近似公式,工程实测资料证实了该近似公式的有效性和实用性.     

Internal forces of underground structures from observed displacements

This paper presents a method that provides a solution to the long standing problem of calculating internal force distributions based on displacement measurements of piles, retaining walls and tunnels. It is based on the principle of virtual work and therefore, analytically correct in the linear elastic range, and works without the need of any boundary conditions.The validation against multiple case studies, showcasing loading conditions including seismic, earth pressures, external loads, or sliding slopes in multiple ground conditions and construction processes, confirms its flexibility and applicability to any structure where displacements are observed. Although the validation presented here applies to bending moments and axial forces, the method is theoretically correct and applicable to other internal force distributions.