采用BP神经网络反演隧道围岩力学参数

采用BP神经网络对公路隧道新奥法施工过程中围岩力学参数的反演分析进行了研究，通过隧道有限元方法得到了网络训练样本。对京珠高速公路坪石隧道围岩力学参数的仿真分析证明了该方法的有效性。     

地下洞室围岩力学参数分区反演方法

地下工程开挖后,受开挖卸荷、爆破振动及其它施工影响,在围岩中形成一定范围的扰动区。在对其围岩力学参数进行反演时,有必要考虑不同区域的差异。依据损伤程度不同可以将围岩划分为若干力学参数不同的区域,提出了地下洞室围岩分区反演方法。并结合工程实际,利用功果桥水电站地下厂房某断面位移监测数据,对其围岩力学参数进行了分区反演,对反演所得参数进行有限元正算,所得监测点的位移与实测值误差在7%以内,证明了围岩分区方法的可行性与工程适用性。     

路堤滑坡力学参数的反演分析计算方法

通过条分法等土力学原理，对公路路堤滑坡进行反演分析计算，推求出滑动面的两个力学参数C及φ的值，并以107国道武汉东西湖段某处路堤边坡滑塌为例，验证了该法的可靠性，计算结果可作为路基滑坡的稳定性评价和工程治理方案设计的重要参考依据。     

地下工程围岩力学参数反分析的ANSYS方法

介绍了力学参数反分析原理，结合实际算例，论述了利用现有的大型国际化通用有限元软件ANSYS已有的功能解决反演问题的过程，指出该计算过程简洁，计算速度快，更为快捷、可靠。     

公路隧道围岩亚级物理力学参数研究

 我国现行公路隧道围岩分级方法中部分围岩级别跨度较大,不能满足实际工程需要,据此对岩体围岩进行亚级分级。在此基础上,对各亚级围岩的物理力学参数取值范围进行研究。对于岩质围岩,首先根据亚级分级方法,确定出各亚级不同岩石坚硬程度、不同结构面构造和不同结构面结合程度的组合情况,对其进行数值计算,得到各组合情况下的物理力学参数值,然后结合实际调研资料,最终确定岩质围岩各亚级相应的物理力学指标取值范围。对于土质围岩,主要是通过大量现场试验及实际调研资料分析,获得围岩物理力学指标值,然后通过室内土工试验进行检验,最终确定土质各级围岩对应的物理力学指标值。     

金川二矿某巷道围岩力学参数对变形的敏感性分析

为了给金川镍矿采场及巷道稳定性分析的参数选取提供可借鉴的依据，利用非线性弹塑性有限元法，对位于金川二矿区底盘某采准巷道围岩力学参数(变形模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角)对变形的敏感性进行分析。分析结果表明，这4个参数对变形的敏感度不尽相同，从大到小依次为：变形模量、内摩擦角、泊松比、粘聚力，且其变形模量与内摩擦角的敏感度远大于泊松比和粘聚力的敏感度。这一分析结果对今后金川镍矿的稳定性分析具有一定的参考价值，尤其要求对变形模量与内摩擦角的选取一定要谨慎。     

ANSYS在某隧道围岩参数反演分析中的应用

用ANSYS软件建立隧道开挖的二维模型,利用APDL参数化语言,通过ANSYS优化设计技术对围岩及围岩加固圈参数进行确定性优化反分析,利用实测位移数据反演得出岩土参数,以期对实际的工程模拟分析及类似条件下的隧道工程施工提供一定的参考价值。     

隧道围岩位移智能化反演研究

在分析隧道工程特点及围岩位移反分析研究现状的基础上,着重介绍了三种位移智能反演方法的原理、特点及普遍存在的问题,经研究证实了隧道位移智能化反演结果的正确性,对隧道围岩稳定性评价、信息化施工及岩石力学反问题研究具有重要意义.     

隧洞围岩力学参数综合估算方法的应用研究

针对目前隧洞围岩力学参数估算方法缺少横向对比的缺憾,本文推荐采用力学参数综合估算方法对待评区围岩进行参数估算。首先对目前常用的行业规范法、拟合公式法、经验准则法等力学参数估算法进行了详细归纳、汇总,并指出各自在应用中需注意的问题、确定方法等,藉此,以某水利水电隧洞0+105 m～0+132 m段为研究对象,基于现场围岩结构特征素描结果进行围岩质量评价,进而实现应用行业规范法、拟合公式法、经验准则法对待评围岩力学参数的估算,并应用横向关联对照分析方法推荐了力学参数的取值结果。经与原位测试与室内试验结果推荐值对比发现,本文采用的力学参数综合估算方法结果与其取值大小、范围均较吻合,验证了该方法的合理性。对于隧洞围岩力学参数的快速、准确估算具有一定借鉴意义。     

基于正交-数值试验的复杂围岩参数敏感性分析

将数理统计的正交设计和大规模三维数值模拟相结合,提出了复杂围岩参数的正交一数值试验的参数敏感性分析方法,并用该方法对某隧道复杂围岩力学参数进行了分析。结果证明该方法是复杂围岩参数选取的高效方法,给出了所研究围岩参数对于变形的敏感性排序,对于该工程的变形反分析和施工控制具有较好的指导意义。     

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。     

基于回归分析与灰色理论的围岩变形组合预测

监控量测是隧道动态设计与信息化施工的重要组成内容。由于现场的量测数据具有离散性,而且包含着偶然误差的影响,隧道围岩变形原始量测数据需要做必要的数理统计分析后才能进行量化的预测。在总结变形预测方法与应用的基础上,针对量测数据量的多少、量测时间的间隔、数据离散程度的不同,研究了开展隧道围岩变形的中短期组合预测方法。提出在隧道变形量测的数据量不多、离散性较大、量测时间间隔相同时,可采用灰色预测GM(1,1)模型做短期的预测;当隧道变形量测的数据量多、拟合程度较高时,可选用指数函数做中长期的回归分析预测。以实际工程作为算例检验了两种预测方法的特点和效果。     

基于透明岩体的深部隧道围岩变形分析

鉴于当前实验条件,无法直接观测岩体内部的变形演变过程,难以满足对岩体内部全域的变形时间效应与空间特征分析的要求,以透明岩体实验新技术为出发点,对模型隧道周边围岩的内部变形过程进行全程二维数字照相量测,得到深部隧道围岩内部变形的时空演化规律。研究发现:隧道顶部、帮部及底部的岩体径向位移都大致与隧道埋深呈指数衰减关系;隧道拱顶、拱底、左腰和右腰处岩体的径向位移都与顶部荷载呈指数递增关系;随着顶部荷载的增加,隧道顶板岩体最终将沿着两侧拱腰斜方向一定范围内两条弧线而向隧道内发生整体性剪切滑动,导致隧道失稳破坏。研究结果揭示了深部隧道围岩变形破裂时空演化机理,为深部隧道事故防治提供了依据。     

基于监控量测下的隧道围岩稳定性分析

通过新奥法量测,可以及时掌握围岩动态和支护结构的工作状态,利用量测结果修改设计、指导施工;预见事故险情,以便及时采取措施,防患于未然;积累资料,为以后设计提供类比依据,并为进一步深化理论研究提供原始数据。本文基于雪山梁隧道的现场监控量测工作,介绍了隧道监控量测的方法及应用,利用现场监测数据,进行回归分析,判定隧道围岩的稳定性,为设计的修改和现场的施工提供重要依据。     

基于可拓学理论的黄土隧道围岩分级方法研究

为解决现有黄土隧道围岩分级方法理论依据不足的问题,在总结分析黄土隧道围岩力学性能、构造特性评价指标的基础上,利用可拓学理论建立关联函数,解决各评价指标之间的融合问题,对黄土隧道围岩分级做一些探索性的工作,以期为黄土隧道的设计与施工提供理论依据。研究结果表明:基于可拓学理论的黄土隧道围岩分级方法综合考虑了黄土的强度性质、变形性质、各向异性、构造特性,使得其分级结果更加客观、准确;利用可拓围岩分级方法求得的掌子面围岩的关联度不仅可判定掌子面围岩级别,而且其数值大小可定量反映掌子面围岩质量好坏程度;可拓围岩分级结果与现场围岩级别分类的结果基本一致,存在的分级误差基本属于“亚级”之间的差异,未出现“跳级”现象;且该结果与规范中围岩分类结果相比,其准确度更高。     

分岔隧道的围岩应力及变形数值分析

利用ABAQUS有限元程序,建立数值模型,模拟了分岔隧道不同洞段的开挖过程,分析了围岩变形与应力分布特点。基于数值分析,提出了针对不同洞段的支护形式。工程实例证明：这种支护形式有效地改善了围岩的应力分布,控制了围岩的变形。     

隧洞围岩稳定性评价的Bayes判别分析法及应用

提出了隧洞围岩稳定性评价的Bayes判别分析法.通过介绍Bayes判别分析法的理论,并考虑影响隧洞围岩稳定性的因素,建立具体的Bayes判别分析模型进行判别.以隧道工程中的大量实测资料作为学习样本进行训练,并利用回代确认估计法对训练后的模型进行检验,最后将该模型对隧洞的围岩情况进行预测.研究结果表明,经过训练后的Bayes判别分析模型误判率很低,判别准确率很高,可以在实际工程中应用.     

重庆轨道交通工程岩质围岩分级方法研究

围岩分级是地下工程设计、施工的重要基础,在工程建设中发挥了越来越大的作用。调研了国内常用的4部国标、2部行标的围岩分级方法,归纳了不同围岩分级方法的特点与共同点,指出了不同分级方法用于重庆轨道交通工程存在的不足,如分级的工程对象缺乏针对性、定性划分与定量指标不够协调、没有考虑工程因素中跨度的影响。针对重庆地区岩石强度低、完整性好的地质特征,将定性划分与定量指标合理的综合,同时考虑重庆轨道交通建设中区间隧道与车站隧道跨度差异大的工程特点,建议按跨度设置亚级,提出科学合理的围岩分级方法。结合工程实例验证本文分级方法的实用性与先进性,旨在安全的前提下,降低重庆第二轮轨道交通项目的建设费用。     

隧道围岩-喷射混凝土界面应力解析

根据喷射混凝土支护隧道围岩的界面力学特点,考虑喷层与围岩结合界面受力和变形协调关系,并结合围岩承载拱效应,建立了围岩-喷层结构的复合曲梁共同承载模型,然后通过各微单元静力平衡推导复合曲梁的径向位移的控制微分方程,得到任意分布荷载作用下喷层与围岩界面应力以及喷层与围岩各自内力的解析式,可迅速获取喷层与围岩结合界面的力学状况,进而判断围岩稳定性与预测安全性,为隧道施工决策提供技术支撑.最后经隧道台阶法开挖的算例研究表明,喷层支护通过其与围岩的结合界面上传递应力使围岩内部形成压应力带,有利于围岩的稳定.     

浅埋隧道围岩压力计算方法

提出一种基于位移反分析法原理的浅埋隧道围岩压力计算方法,该方法克服了传统计算方法依赖于经验围岩力学参数的不足。通过分析双侧壁导坑法中隧道的截面结构,提出合理假设并建立力学模型,然后建立新的侧壁、围岩的收敛变形与围岩压力之间的关系,由现场监测数据整理得到收敛变形反算求得水平围岩压力与垂直围岩压力,并以祥岭隧道为例,对该方法进行验证。研究结果表明:(1)基于位移反分析原理推导的围岩压力计算方法,利用现场监测数据反算求得围岩压力相较于规范依赖经验参数的计算方法,更准确、更能代表隧道的实际围岩压力;(2)在实际工程施工中,相较于围岩力学参数,隧道的收敛变形数据更易获得,计算更方便;(3)对祥岭隧道进行实例计算求得的围岩计算摩擦角以及最后求得的围岩压力都在规范推荐范围之内,说明本文的计算方法是可行的。该计算方法在隧道工程实践中,对于准确计算隧道开挖过程中的围岩压力以保证施工的安全、顺利完成有重要意义。