高地应力下硬岩V型破坏坑数值模拟研究

为确定可准确模拟高地应力下硬脆性岩体破坏的本构模型,以Mine-by试验隧道为例,采用线弹性模型、理想弹塑性模型、m-0准则、CWFS模型等4种常用的本构模型对高地应力下硬岩脆性破坏的一种典型破坏模式——V型破坏坑进行数值模拟。结果表明,线弹性模型无法模拟硬岩的脆性破坏问题,仅可通过分析洞周围岩的二次应力场及强度系数分布特征粗略估计围岩张拉破坏范围;MOHR-COULOMB强度准则中不包含中间主应力σ2,无法考虑中间主应力对岩石强度的影响及岩体塑性屈服后的性能劣化,计算结果误差很大;可考虑围岩破坏过程中材料力学性能劣化的CWFS模型和m-0准则在模拟硬岩脆性破坏方面效果较好,数值结果与实际情形较为一致。研究结果可为类似工程开展岩爆破坏数值模拟和防治提供参考。     

高地应力下硬岩Ⅴ型破坏坑数值模拟研究

为确定可准确模拟高地应力下硬脆性岩体破坏的本构模型,以Mine-by试验隧道为例,采用线弹性模型、理想弹塑性模型、m-0准则、CWFS模型等4种常用的本构模型对高地应力下硬岩脆性破坏的一种典型破坏模式——V型破坏坑进行数值模拟。结果表明,线弹性模型无法模拟硬岩的脆性破坏问题,仅可通过分析洞周围岩的二次应力场及强度系数分布特征粗略估计围岩张拉破坏范围;MOHR-COULOMB强度准则中不包含中间主应力σ2,无法考虑中间主应力对岩石强度的影响及岩体塑性屈服后的性能劣化,计算结果误差很大;可考虑围岩破坏过程中材料力学性能劣化的CWFS模型和m-0准则在模拟硬岩脆性破坏方面效果较好,数值结果与实际情形较为一致。研究结果可为类似工程开展岩爆破坏数值模拟和防治提供参考。     

基于卸荷及BP神经网络的地下洞室岩体力学参数反演

实时准确地获得地下洞室岩体的力学参数对地下工程的设计和施工具有重要影响。以某软岩区的水电站引水隧洞为例,基于卸荷岩体力学理论,以大型有限差分程序FLAC3D为计算软件,建立BP神经网络模型对开挖后围岩的力学参数进行反分析,并根据现场实测位移资料对反演所得参数进行工程校核,以保证参数取值的准确性。结果表明,该反演方法合理、有效;得到的参数能满足工程要求,可为隧洞围岩的长期稳定和位移变化预测提供理论依据。     

桐柏抽水蓄能电站围岩变形回归分析

分析了桐柏抽水蓄能电站地下厂房开挖期间围岩变形特性,并采用岩体粘弹性位移反分析方法,反演得出地应力、弹性模量及粘性参数。该分析方法可指导围岩支护设计和后期或相邻工程的施工方案的改进。     

硬岩地区压缩空气储能工程地下储气洞室选址方法研究

通过对国内外类似工程案例的分析,总结了在硬岩地区修建压缩空气储能工程地下储气洞室的关键技术点,提出了硬岩地区地下储气洞室的场址选址、围岩识别、洞室范围确定等原则,并引入了层次分析法,建立了硬岩储气洞室选址综合评价体系。该体系中包括5个准则层因素和19个评价层因素,建立了利用两两比较判断矩阵得到各个指标的权重值的方法,为评价候选场址的适用性提供依据。     

大理岩力学变形特性及非线性强度准则研究

以锦屏二级水电站为例,通过MTS815岩石与混凝土高温高压及破坏力学试验系统对引水隧洞大理岩做了不同围压下的三轴压缩试验,利用最小二乘法对Hoek-Brown和幂函数型Mohr岩石经验强度准则进行回归分析和比较.试验结果表明:高围压力作用下的深部岩体强度特性呈现明显的非线性特性,Hoek-Brown 强度准则对三轴试验数据拟合程度较高,并能反映岩体质量对强度的影响,描述深部岩体的力学行为更具指导性.     

深埋软岩隧道开挖及支护变形特征研究

针对滇中引水工程中磨盘山隧道的深埋软岩段,利用ANSYS建立三维数值模型,通过FLAC~(3D)进行计算,研究了深埋软岩隧道开挖及支护后围岩的变形和破坏特征。结果表明,围岩强度和隧道埋深是影响隧道变形破坏的重要因素。隧道开挖后,应力重分布,隧道前段围岩强度较小,变形总位移、塑性区范围大于后段,在拱腰两侧对称形成两个应力集中区。隧道支护后,有效限制了隧道变形的继续发展,各部位总位移值减小,塑性区范围也得到抑制,拱腰两侧应力集中区向洞壁靠拢,应力分布也变得均匀。     

基于改进遗传算法的某型涡轮对转改造一维优化设计

为提高某型燃气涡轮性能,利用改进遗传算法对该型涡轮进行了对转改造一维设计。设计过程中将涡轮效率作为优化目标,出口气动参数、叶片强度和效率等作为约束条件,将一维设计构建为有约束的非线性优化问题。在简单遗传算法基础上增加自适应机制、改进的交叉方式和惩罚函数处理约束条件等改进方式,选取涡轮的设计变量作为决策变量进行优化计算。优化后的结果显示涡轮的效率较原型涡轮提高了0.6%。     

地下厂房洞室群岩体参数的增量位移反分析

考虑大岗山水电站地下厂房洞室群围岩参数获取的复杂性和不确定性,提出针对大型地下洞室群分层开挖的岩体参数增量位移反演分析法,采用粘弹性（H-K）本构模型,基于地下厂房分层开挖实测位移,通过合理选择待反演参数,以每层开挖引起的增量位移计算值与实测值残差平方和为目标函数,利用遗传模拟退火算法优化目标函数,实现各向同性粘弹性参数的增量位移反分析。对反演得到的等效岩体参数进行正演分析,再对后续厂房开挖引起的围岩增量位移进行预测,可进一步判断围岩稳定性。     

某隧道围岩参数反演分析及实时施工应用

以某隧道监测到的隧道围岩位移变形数据为依据,选取围岩岩体的弹性模量E与初始地应力侧压力系数K作为反演参数,采用黄金分割法和FLAC3D数值模拟对隧道洞口浅埋段及洞身段围岩进行位移反分析优化计算。在此基础上将反分析得到的围岩力学参数应用于掌子面前方围岩变形的数值模拟计算,将其结果与隧道施工中监控量测结果进行对比,验证了位移反分析在隧道施工中实时应用的可行性,并将拱顶沉降量的预测结果用于设定围岩开挖的预留变形量,通过控制超挖量,减少喷射混凝土用量,节约工程成本。     

白鹤滩水电站左岸地下厂房岩壁吊车梁承载特性分析

岩壁吊车梁是地下厂房重要的支撑结构,其安全稳定性尤为关键。基于原型观测结果,分析了受到洞室开挖卸荷作用和吊车荷载作用下岩梁锚杆受力、岩梁与围岩结合面情况和围岩变形情况,对岩壁吊车梁进行承载特性分析和安全稳定评价。结果表明,围岩开挖卸荷引起岩体较大的深部变形和应力调整,岩梁锚杆应力水平较高,在开挖完成后,各监测数据趋于稳定;锚杆应力值、锚索荷载未超过设计强度;岩梁与岩壁最大开合度1.24mm;岩梁荷载试验期间,各观测数据增量均较小。总体上,岩壁吊车梁安全稳定,能够满足生产运行要求。     

基于BP人工神经网络的引水系统平硐围岩参数反演分析

鉴于影响围岩稳定性的一个重要因素是岩体的开挖、卸荷过程引起围岩质量劣化和变形,基于卸荷岩体力学理论及方法,利用BP人工神经网络对丹巴电站平硐围岩参数进行了反演,有效降低了参数选取过程中的主观因素,并将反演所得参数代入三维模型进行数值模拟计算。结果表明,计算所得的测线收敛值变化趋势与监测数据大致相同,可见利用BP人工神经网络能获得反映岩体真实性能的参数值。     

基于遗传神经网络的坝区初始渗流场反分析

为尝试采用遗传神经网络法解决无渗漏量资料的多目标渗流反分析问题,根据遗传神经网络的非线性映射特性,提出了基于遗传神经网络的初始渗流场反演方法,采用正交设计法设计渗流场参数样本,通过有限元分析获得钻孔水位样本,并利用遗传神经网络学习钻孔水位与渗流场各参数的非线性关系得到各参数的反演值。以卡拉水电站右岸坝区为例,反演了岩体和结构面的渗透系数和右岸边界水头,验证表明该方法在渗流场反演中具有较高的精度。     

澜沧江上游典型倾倒—滑动组合型滑坡特征及形成机理的数值模拟

鉴于目前倾倒-滑动组合型滑坡的变形特征及形成机理研究尚少,以云南省澜沧江上游两处典型的大型倾倒-滑动组合型滑坡(争岗滑坡、根达坎滑坡)为例,通过现场工程地质调查,分析了该类滑坡发生倾倒变形破坏的基本特征,并利用离散元模型对其形成机理进行数值模拟。结果表明,该类倾倒变形主要发育在临空条件较好、软硬岩体相间、较广范围硬岩、岩体倾角大于75°的边坡中;岩体依次经历弯曲、倾倒、折断、坠覆,从而形成倾倒体;硬岩内受剪切作用发育多条顺坡向软弱层带;折断面相继贯通,且超过其抗剪强度,坡体沿倾倒折断面及软弱层带发生滑动破坏,进而形成滑坡。     

基于改进GA-BP网络算法的边坡力学参数反演分析

针对BP神经网络收敛速度慢和易陷入局部极小值等不足,通过改进遗传算法,显著提升遗传算法的全局寻优能力,进而优化BP神经网络初始权值和阈值。结合工程算例,采用正交法设计参数样本,利用边坡工程的有限元正分析模型计算出反演分析所需的样本,建立基于改进的GA-BP网络算法反分析模型,经过网络训练,得到符合实测效应量值的反演参数值,对比GA-BP网络算法和改进GA-BP网络算法的反分析模型结果可知,改进GA-BP网络算法反分析模型在解的稳定性和求解精度上均得到了较大提高。研究成果可供类似工程参考。     

混沌实码遗传算法在水质模型参数优选中的应用

为提高遗传算法在水质模型参数优选中的计算精度和全局优化能力,利用混沌映射的遍历性和实编码遗传算法的全局优化性,通过在实码遗传算法初始群体中引进50%的混沌变量和50%的均匀随机变量,采用混沌变异,用进化得到的优秀个体群来逐步缩小搜索空间,提出了求解水质模型参数优选的一种新方法———混沌实码遗传算法(CRGA)。应用该方法对1~10个变量的非线性、多峰值测试函数进行了仿真。在收敛速度和全局优化方面,CRGA好于现有的标准二进制编码遗传算法和改进的遗传算法。将CRGA用于求解有关河流横向扩散系数的实际水质模型的参数优选问题,与实编码遗传算法、标准二进制编码遗传算法、传统直线图解法相比,CRGA精度高、收敛速度快。     

基于点估计－有限元法的地下厂房开挖变形与扰动的概率分析

大型地下厂房沿轴线方向一般可达几百米,导致岩体材料参数存在一定的空间变异性,采用确定性参数取值必然导致分析结果与工程实际之间存在差异,影响厂房的围岩扰动和稳定性判断.对此,将点估计－有限元的概率分析方法应用到地下厂房围岩变形的概率分析中,研究岩体力学参数空间变异的概率处理方法对围岩稳定性的影响;通过分析围岩变形及扰动,...     

SCE-UA算法在暴雨强度公式参数优化中的应用

针对暴雨强度公式的超定非线性等特点,提出了将SCE-UA算法应用于不同重现期的暴雨强度与降雨历时关系式中参数的优化,并与优选回归法、遗传算法、粒子群算法和蚁群算法的优化结果进行了分析比较。实例应用结果表明,该算法可有效、快速地搜索到参数组全局最优解,且稳定可靠,提高了暴雨强度公式参数优化的精度,较其他算法具有一定的优越性。     

混凝土温度场热力学参数的并行反分析

大体积混凝土温度场仿真分析时，根据现场实测资料对温度参数反分析是选取热力学参数的一种比较可靠的方法。提出一种并行化的改进加速遗传算法，应用于某实际工程的混凝土温度场热力学参数的反分析，取得了较好的效果。     

混凝土拱坝应力分析的有限元方法探讨

采用有限元法计算拱坝应力时,在拱坝近基础部位存在明显的应力集中,这对计算结果的评价带来了困难。为明确应力集中部位的真实应力水平,以大型分析软件ANSYS为平台,建立了拱坝三维有限元模型。针对同一模型,在相同荷载作用下,分别采用混凝土单轴强度准则(线性有限元法)和混凝土多参数强度准则(非线性有限元法)进行计算,并分析了非线性有限元法计算中参数ft值的敏感性。结果表明,两种方法所得的拱坝应力分布规律基本一致,而非线性有限元法可描述坝体在应力水平较大部位是否开裂。