基于RBF的隧洞岩体蠕变参数反演方法

岩体蠕变参数是软岩洞室设计和施工中的重要力学参数，为解决蠕变参数难以获取的研究现状，建立基于RBF神经网络的隧洞岩体蠕变参数智能反演方法。在综合分析工程资料的基础上，采用符合该工程岩体变形规律的蠕变本构模型，建立反映隧洞开挖支护工序和长期蠕变特征的仿真计算模型，以测点沉降值为指标，采用敏感性分析方法，确定待反演参数。通过正交设计和仿真计算构造训练样本，对RBF神经网络进行训练，建立蠕变参数和位移值之间的非线性关系。输入实测位移值，得到相应的岩体蠕变参数。将该方法应用于滇中引水工程的隧洞蠕变参数反演中，利用所得参数进行数值计算，计算结果与实测位移值误差较小，表明该方法合理、实用，且具有良好的精度，可为获取软岩隧洞蠕变参数提供简捷高效的方法。     

坝区岩体压缩蠕变参数的数值反演

根据大岗山水电站坝区现场承压板压缩蠕变试验资料,在坝区软弱岩体压缩蠕变模型识别的基础上,建立了坝区岩体蠕变参数反演的数值分析方法,该方法可以真实模拟现场承压板的压缩蠕变试验过程和试验点的地层分布与地质状况.采用数值反演有效得到坝区试验点岩体的压缩蠕变参数且数值反演计算变形值与实测变形值基本相近,较好反演了坝区岩体的蠕变力学参数,这为坝区边坡工程的稳定性评价与分析提供了技术参数保证.     

某水电站导流洞进口边坡的垮塌原因分析

结合某水电站工程导流洞进口边坡垮塌的实际过程,重点分析其垮塌原因。通过现场地质调查,进行工程边坡的块体组合和有限元计算,分析施工过程,初步得出:边坡地质情况复杂,多条断层交汇,岩体完整性差,边坡在重力作用下卸荷蠕变是客观事实;而冬季低温施工,边坡的系统锚固滞后,在此条件下再进行边坡底部的进口段隧洞的开挖,造成了洞脸上部边坡的进一步变形;而持续集中性强降雨沿岩体结构面入渗,极大地降低了岩体结构面的力学强度,引起了尚未有效支撑的进口隧洞段的塌方,并引发了因失去底部支撑的导流洞进口边坡失稳,发生了连续的自下而上的牵引式垮塌。本工程导流洞进口边坡的垮塌,由一些不利的原因诱发,教训是深刻的,值得吸取和反思。     

基于ELM的河谷区域初始地应力场反演分析

分析河谷区域地应力场的特殊性,提出基于ELM的河谷区域地应力场反演方法。以某水电站地下厂房项目为工程实例,分析实测地质资料和实测地应力资料,建立大范围区域三维地质体模型。利用ELM和FLAC3D相结合,考虑自重、构造运动和侵蚀下切作用的影响,通过反演计算获取该区域的初始地应力场。对计算结果合理性进行分析,证明了反演方法的工程应用价值。     

龙滩水电站左岸进水口边坡三维位移反分析

 以龙滩水电站左岸进水口边坡为例,采用正交设计、神经网络和遗传算法建立了力学参数的联合位移反分析模型,反演了边坡岩体的综合力学参数。进一步针对高边坡施工期的工程特点,利用显式有限差分法程序FLAC3D对进水口边坡施工过程进行了三维弹塑性仿真模拟。基于该反演参数的正分析计算结果表明,计算位移与监测位移趋势一致,量值吻合,所得参数是合理的。最后分析了开挖完成后边坡岩体的应力分布和变形规律,并对边坡的整体稳定性进行了评价。     

锦屏一级水电站左岸坝肩岩体直剪蠕变特性研究

通过对锦屏一级水电站左岸坝肩边坡结构面岩体的直剪及直剪蠕变研究,分析研究其瞬时抗剪强度和长期抗剪强度特性,最终为左岸边坡岩体稳定分析提供长期抗剪强度参数。     

地下工程智能连续优化方法的实现Ⅱ：大型地下厂房空间分布优化研究

基于修正的Rabotnov损伤理论,建立了适合于依托工程岩体的非线性蠕变损伤本构模型,利用白云质灰岩室内三轴蠕变试验结果对本构方程进行了参数识别;将该模型编入到ABAQUS子程序进行二次开发,对变质灰岩室内三轴蠕变试验过程进行三维数值仿真,数值计算得到的流变时程曲线与试验曲线较为一致。将文章第Ⅰ部分实现的地下工程"智能连续"优化方法应用于四川大渡河猴子岩水电站地下厂房合理空间分布优化中,建立考虑围岩体流变特性、地下厂房分步开挖及其支护体系的参数化模型,通过优化分析得到适合于工程建设的最优空间分布施工方案,并将优化方案与设计方案计算结果进行对比,验证了优化方案的合理性。     

基于细菌觅食优化算法的岩体压缩流变参数反演

为探索细菌觅食优化算法(BFO算法)在岩土工程中的应用,以拟建的几江长江大桥北岸隧道锚方案岩土专项实验研究为背景,基于刚性承压板流变实验获得的基础数据,针对如何进行流变模型参数反演问题,利用BFO算法优化反演目标函数,获得了反演参数值,并将反演后的表面位移曲线与实测表面位移曲线进行了对比,结果两曲线基本吻合,表明利用广义开尔文模型和BFO算法反演出的模型参数能较好地反映岩体的压缩流变特性。该法用于岩体压缩流变参数的反演是有效的,其计算速度快,效率、精度高,也充分体现出该法用于岩体压缩流变参数反演的优越性和可行性,同时也为岩体流变参数的反演提供了一种有效途径和方法。     

基于降阶投影的初始渗流场反演方法

为了解决传统基于降阶模型的参数反演方法的高耗时问题,提出了一种改进的降阶反演方法(IterROM),用于执行快速参数反演任务。不同于传统降阶反演方法先训练后反演的流程,该方法将参数反演与降阶模型训练紧密融合,使用训练中的降阶模型代替原始模型进行参数反演,同时将反演结果应用于降阶模型的训练。该方法在参数反演阶段使用观测资料和后验误差共同组成目标函数,并使用降阶模型解与全阶模型解的最大节点误差作为迭代终止精度。经过某工程初始渗流场反演模型的测试,发现IterROM相比传统方法精度高、计算成本低,可用于快速执行初始渗流场的反演任务。     

基于正交试验设计的边坡变形体强度参数反演分析

以某水电站进水口边坡为工程背景,基于正交设计原理,运用极限平衡理论和方法,以施工工况下规范规定的最低安全系数为反演目标,对变形体岩体强度参数进行反演分析,最后结合工程实际确定合理的变形体岩体强度参数。计算结果表明:运用上述方法反演的强度参数合理,能够更好地反映工程边坡的目前状态,为后续施工设计计算提供了较为可靠的计算依据。     

基于并行遗传算法和温度荷载的隧洞参数反演研究

针对隧洞工程运行期反演计算中温度荷载容易被忽视的问题,以西南地区一个大型水电站的深埋地下隧洞为研究对象,将其运行期钢筋应力、围岩参数增量的实测值作为反演的基础数据,考虑应力场和渗流场的耦合作用,采用并行遗传算法对运行期隧洞围岩参数和外水头进行反演。计算结果和实测结果对比表明,温度荷载对反演得到的隧洞参数值影响较大,误差由未考虑温度时的38.73%降到考虑后的3.90%,而围岩参数中弹性模量误差也由7.35%降为3.90%,内摩擦角误差也由7.45%降为5.76%。并行遗传算法可以应用到隧洞参数的反演中,将计算效率提高了4倍左右。温度荷载的施加也使反演得到的计算结果更加接近实测值,反演结果更加准确。研究成果可为类似的工程提供参考。     

水电站引水隧洞围岩稳定分析及支护设计

水电工程引水隧洞施工具有开挖路线长、工程量大、开挖洞径大等特点。在施工过程中受不良地质的影响容易出现涌泥、涌水、坍塌等事故。本文以良湾水电站引水隧洞为例,对围岩稳定性进行计算分析和论证,并对围岩初期支护方案进行设计,为洞室结构施工提供有效参考。     

猴子岩水电站导流洞泥洛堆积体段的施工方法及体会

猴子岩水电站导流洞位于大渡河左岸,开挖最大断面为16.5 m×18.25 m,长度约为2 km。隧洞出口位于大型泥洛堆积体上中部,岩体破碎、抗压强度极低且地下水发育。施工中采用光面爆破、超前支护等控制围岩稳定的施工方法,利用超前地质预报、围岩监控量测等信息化手段指导施工,确保了安全施工和进度。本工程已于2011年4月底实现导流洞成功分流并经历了一个汛期考验,至今运行情况良好。     

溪洛渡水电站左岸导流洞洞身中、下层开挖施工

介绍了在溪洛渡水电站左岸导流洞中、下层开挖施工中成功运用预裂爆破、梯段爆破、光面爆破的情况,包括爆破方案的选择、爆破参数的试验选择,预裂爆破、梯段爆破、光面爆破的施工方法等。     

官地水电站右岸导流洞进口渐变段塌方的支护处理与计算分析

官地水电站右岸导流洞进口渐变段50m断面由方形渐变到标准城门洞形,最大开挖跨度25.6m,高度25.3m,呈弱风化状态,为Ⅳ类玄武岩。在施工过程中该段经历两次塌方,分别两次对塌方段进行相应支护处理。根据隧洞结构和地质资料建立三维有限元数值计算模型,对塌方段各工况进行分析,证明了塌方支护处理的合理性和安全性。     

多元回归方法在西南某水电站TBM施工隧洞围岩质量预测中的应用

针对西南某水电站引水隧洞TBM施工中的围岩分类问题,进行大量的现场调查、数据采集和分析验证,在基于TBM掘进参数研究的基础上引入岩石强度的地质因素,经过多元逐步回归得到了回归方程,并将其应用在各围岩类别的地质分值上进行验证,得到的预测分值与现场地质分值吻合率较高,以此预测围岩质量。研究成果为以后TBM施工条件下隧洞围岩分类的进一步研究提供了有价值的参考。     

二维水流数学模型在多分汊河道鱼类栖息地设计中的应用

多分汊河道汇合或分流口水流流态复杂,常常存在河口滩及深槽,复杂多样的水文水力条件为鱼类提供了良好的进食及休憩场所。针对多分汊河道边界复杂的特点,建立了基于一般曲线坐标系下的平面二维水流数学模型。将所建立的数学模型应用于大渡河乐山段安谷水电站左岸生态河网建设和鱼类栖息地设计,对工程投运前后河段的水深、流速、流场、分流比进行模拟和对比分析,设置生态工程措施,使得鱼类产卵场河段水流特性仍满足鱼类栖息地要求。从安谷水电站运行效果看,设计的生态措施对河道鱼类栖息改善取得了较好的实践效果。     

基于3DEC的洞室开挖支护中错动带作用机制研究

西南某水电站泄洪洞上平段发育柱状节理玄武岩并被断层、错动带等不利结构面切割,具有断面大、地应力偏高、地质条件复杂的特征,尤其是以缓倾角为代表的错动带对地下洞室的影响不容忽视。结合左岸泄洪洞岩体物理力学及支护参数,采用3DEC三维离散元软件对错动带发育洞段开挖支护过程中洞室的应力场、位移场及塑性区进行了数值模拟,对开挖支护过程中应力应变变化特征进行了分析。模拟结果证明其支护方案可有效控制围岩的变形。     

拔贡水电站改扩建工程金属结构布置

根据拔贡水电站目前运行的现状,依据充分利用水能资源的原则,介绍拔贡水电站改扩建工程左岸发电厂房、导流底孔、放空洞、进厂防洪门等金属结构的布置与设计和启闭机及其附属设备等的选型。龙江拔贡水电站改扩建工程金属结构已经安装完毕,并且全部投入运行使用。经过今年汛期洪水考验,证明工程金属结构设备选型是正确的,布置是合理的,造价是经济的,技术是先进的,设计是合理和可靠的。     

大型水电工程导流洞封堵体稳定性分析

水电工程导流洞封堵体稳定性对于电站蓄水发电和安全运行至关重要。研究总结对比了国内外导流洞封堵体稳定性设计和计算方法;在此基础上,采用三维弹塑性数值分析方法对构皮滩水电站封堵体在设计水位下各种工况的应力、变形和稳定性进行了计算分析;进而引入超载方法,研究堵头及堵头与围岩接触面从局部到整体破坏的渐进失稳过程,对其稳定性进行分析和综合评价。研究结果表明：设计挡水水位条件下,各种工况堵头结构变形不大,最大变形在1.1～1.4 mm ;接触面剪切应变较小,接触面塑性区延伸范围和破坏比例不大;超载法计算表明,堵头结构可承受的安全荷载在3.5～5.5倍设计水头,大于规范要求的安全系数,堵头结构的设计长度和结构形式在安全稳定方面可以满足规范要求;采用超载安全系数法研究类似导流洞封堵体结构的极限承载能力更加合理有效。