基于响应面分析的隧洞开挖过程优化设计研究

为了更好地分析隧洞开挖过程中侧壁应力、变形等参数的变化情况,对岩体采用D-P准则模型设置材料性能,并且通过生死单元法的开挖方式来了解整个过程中隧洞侧壁应力的变化规律;同时建立了一种基于响应面的侧壁应力应变多目标优化方法,基于敏感度选取对侧壁应力应变有影响的关键参数,应用响应面方法建立变量与多目标函数的响应面多元回归模型,分析影响侧壁应力应变的参数交互作用,最终在满足隧洞设计要求的条件下,确定以降低侧壁应力与应变为目标的最优组合。结果表明:在开挖的过程中,主要应力变化集中在第2步开挖中,该过程中应力、应变的峰值和方向发生了极大的改变,应力峰值从9. 7×10~5Pa变为1. 47×10~6Pa,方向从沿侧壁向外转变为沿侧壁向内,这易导致隧洞侧壁的坍塌;在响应面分析优化下将截面长、截面宽组合设计为1. 35、2 m后,其应力峰值下降了10. 01%,采用生死单元开挖方式结合响应面优化的方法能够为隧洞设计优化和开挖过程参数提供有效的分析。     

预裂爆破在尖山磷矿高边帮开采中的应用

合理设计预裂爆破参数,能够将爆破振动对采矿预留高边坡的扰动降到最小。以尖山磷矿东采区已形成的高边坡为例,基于爆破理论及经验公式,结合国内外较为成熟的研究结论,确定预裂爆破的炮孔直径、炮孔间距、装药不耦合系数和线装药密度等参数,将预裂爆破试验振动速度值与回归分析得到的边坡质点振动速度公式计算值比较发现,该爆破参数取值的预裂爆破方案的平均减振率可达52.5%,说明优化的预裂爆破方案对高边坡保留岩体的减振效果明显,建议在尖山磷矿东区高边坡周围开采中广泛采用。     

重力坝可靠性分析的IPSO-Kriging模型

针对传统概率可靠性分析方法在重力坝可靠性分析方面因结构自身性能不确定性及功能函数高度非线性等影响,其解析过程中收敛性差、精度低且耗时较长等问题,结合改进粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)、Kriging模型提出一种基于IPSO-Kriging模型的重力坝可靠性分析方法。借助PSO全局寻优能力强和鲁棒性强等优点,通过对算法本身加以变异操作、惯性权重和高斯加权等诸多方面进行重构(improved PSO,IPSO),依靠IPSO算法的群体搜索能力克服模式搜索法寻得参数θ~*易陷入局部最优值和对初始值较敏感的缺点,确保在任意初始值条件下都能获得极大似然条件下搜索到的最优参数θ~*,进而改善传统PSO收敛速度慢和早熟等问题。通过构建融合IPSO算法IPSO-Kriging数学模型,建立基于IPSO-Kriging模型的重力坝可靠性优化模型。经实例考证所建方法既能合理考量参数变异性,又能在提升精度基础上减少仿真计算次数以实现重力坝工程可靠性的高效计算。