基于统计模型及有限元法的重力坝变形模量反演

鉴于坝体和坝基力学参数选择的合理性对大坝结构分析及安全评价指标拟定的重要性,结合实际监测资料,提出了基于统计模型和有限元法进行重力坝坝体和坝基变形模量反演的方法,在分析地基范围取值、坝体变形模量取值对坝基变形模量反演影响的基础上,建立合适的有限元模型和统计模型,通过有限元计算拟合实测资料中的水压分量,根据最小二乘法原理反演大坝变形模量。将基于统计模型和有限元法反演混凝土重力坝变形模量的方法应用于某实际工程,结合实测资料反演了典型坝段坝基和坝体的变形模量,计算结果合理可信,精度较高。     

基于MSC.Marc的物理力学参数反演

在比较反演分析方法的基础上，应用基于遗传算法的优化反演方法来反演物理力学参数。结合计算力学和有限元软件系统的发展，提出了基于有限元软件MSC．Marc的物理力学参数反演方法。结合某重力坝23^3溢流坝段的安全监测资料，利用该方法反演得到了该大坝坝体弹性模量和坝基变形模量。算例表明，采用遗传算法和MSC．Marc反演物理力学参数是可行的。     

最小二乘支持向量机在某混凝土重力坝弹性模量反演中的应用

针对某混凝土重力坝大坝弹性模量反演的主要方法不能描述坝体位移与弹性模量之间的复杂非线性关系、反演时间长等问题,利用有限元分析软件ANSYS获得大坝在不同水位、不同弹性模量下的水平位移,以不同水位工况下的位移相对值与对应的大坝弹性模量作为最小二乘支持向量机的训练样本,建立基于最小二乘支持向量机的大坝弹性模量反演模型;基于大坝位移实测资料,构建位移统计模型并分离出不同水位工况下的大坝实测位移水压分量的相对值,将其作为大坝弹性模量反演模型的输入量,输出量即为大坝弹性模量的反演值。结果表明,采用基于最小二乘支持向量机的反演模型反演坝体、坝基的弹性模量的结果合理可信,为评价大坝运行状态提供了依据。     

基于小波神经网络的混凝土热力学参数反演

在混凝土温度场计算中,热力学参数一般由室内试验或经验公式获得,往往与现场实际参数出入较大。为此通过测量埋设于混凝土中不同温度测点的温度,采用粒子群算法优化初始权值和阈值的小波神经网络对混凝土的热力学参数进行反演,以控温防裂。通过对某水闸工程底板混凝土的热学参数的反演分析,验证了小波神经网络反演计算的可行性。     

基于改进蚁群算法的混凝土坝热学参数反演

鉴于混凝土坝温度场仿真演算中通过试验得到的温度参数与实际参数相差较大,且传统温度场反分析算法计算量很大,计算效率低下,引进人工蚁群算法(ACA)并将其优化,利用优化后的算法对混凝土坝热学参数进行反分析,基于反演参数,用有限元方法对其温度场进行正演算,对比所得结果与监测数据真实值的差异,发现两者拟合程度较高,说明改进的ACA算法在大坝混凝土热力学参数反分析中具有较好的适应性。     

基于混合模型的混凝土坝物理力学参数反演分析

针对获取切合实际的坝体和坝基弹性模量是评价大坝安全性态的关健问题,基于混合模型反演方法,结合丰满混凝土重力坝位移实测资料,采用Hypermesh软件建立整体概要模型与单坝段模型进行比较,选取合适的坝基范围,使用Abaqus软件计算水压分量,编写Fortran程序反演丰满坝典型坝段的坝体和坝基弹性模量.结果表明,该模型反演方法精度较高,结果合理可信.     

基于思维进化算法优化BP神经网络的渗透参数反演研究

针对传统BP神经网络反演渗透参数的准确性很大程度依赖于初始权值和阈值的选择的问题,引入全局寻优能力极强、待调参数较少、收敛速度快的思维进化算法优化BP神经网络,以弥补传统BP神经网络在解决该问题时拟合能力有限、容易陷入局部最优、收敛速度慢的缺陷,进而提出了思维进化算法优化BP神经网络反演渗透参数的新方法。对某混凝土面板堆石坝进行渗透参数反演结果表明,与传统BP神经网络相比,思维进化算法优化BP神经网络具有更好的泛化能力,反演得到的渗压测点水头与实际值吻合更好,渗透参数符合实际。     

基于Nelder-Mead算法与有限单元法的岩土力学参数反演

提出了基于Nelder-Mead优化算法与有限单元法反演岩土力学参数的方法,以测点的实测值与计算值建立精确罚函数误差模型,并将有限元程序ABAQUS作为模块嵌入Nelder-Mead优化算法中编制了优化反分析程序.算例结果表明,该法局部搜索能力较强,反演精度高,可应用于岩土工程中的反演分析.     

大型地下厂房围岩参数反演及位移监测分析

基于卸荷岩体力学分析方法建立了考虑岩体强、弱卸荷区地下洞室二维ADINA有限元模型,建立了BP神经网络模型,采用搜索算法确定了训练误差最小网络训练参数,将训练好的网络保存并用于仿真,利用工程监测的位移资料反演了岩体主要参数,参考卸荷岩体力学参数折减方法确定了卸荷区岩体参数,并将反演的参数代入有限元模型计算,计算位移值与监测位移值的对比结果表明,二者吻合较好,反演的参数可靠性较大.     

基于响应面法的土石坝参数随机反演分析

针对常规随机反演过程中需多次进行数值模拟与优化方法耦合存在的计算量过大的问题,提出基于响应面法的土石坝参数反演方法。在有限元分析的基础上,利用中心复合设计进行有限次试验,建立可反映土石坝参数与位移之间非线性隐式关系的响应面方程,以代替有限元计算;结合内点法及Monte-Carlo随机抽样,对响应面方程的目标函数进行迭代寻优,从而实现土石坝参数的随机反演分析。数值算例表明,该方法计算结果误差小,求解效率高;随机反演得到的参数能更准确地反映材料的真实情况,其统计特性还可用于土石坝稳定计算和风险评估。研究成果为实际土石坝工程的参数确定提供了参考。     

混凝土重力坝坝体与坝基弹模比敏感性分析

为研究混凝土重力坝坝体与坝基混凝土的弹模在不同比值下对坝体应力和变形的影响,以某碾压混凝土重力坝#10坝段为例,采用Ansys有限元分析软件建立相应的三维模型,研究了坝基与坝体不同弹模比下坝体的应力和变形特性。结果表明,在正常蓄水位工况下,坝体安全度最优的弹模比区间为αE=0.5~1,尤其当αE=0.5左右时,通过增大坝基弹模,对建基面进行优化来改善坝体和坝基的应力变形效果较好。研究结果可为200m级高坝工程建基面及地基处理方案的选择提供参考。     

基于免疫算法优化的GA-BP网络在围岩参数反分析中的应用

针对传统BP神经网络、遗传算法在反分析应用过程中存在的问题,将基于免疫算法优化的遗传算法与BP神经网络结合起来,构建了具有更快的收敛速度和更强的全局搜索性能的GA-BP网络,根据某抽水蓄能电站地下洞室的开挖和埋深特点,选取弹性模量和侧压力系数为待反演参数并设定取值范围,以设定的反演参数值和有限元计算得出的洞室理论位移为训练样本,利用GA-BP网络训练此样本,得到洞室位移值与洞室物理力学参数之间的关系,将实测位移值输入训练好的GA-BP网络中获得参数的反演值,通过反演值计算出不同监测断面的位移值,从而验证了GA-BP网络在参数反分析中应用的准确性。     

高拱坝建基面相对损伤面积敏感性分析

基于损伤本构关系的非线性有限元能较为真实地模拟拱坝的实际工作性态,但用于高拱坝安全度评价时水压力和温度荷载、坝体混凝土的弹性模量和抗拉强度、地基岩石的弹性模量等均具有随机性。以某高拱坝为例,以温降荷载组合作为基本研究工况,根据地形地质条件和坝体体形及施工过程,建立高拱坝非线性有限元计算模型,通过正交试验法建立18种计算方案,得到不同方案下上下游面、建基面相对损伤面积,再运用无量纲化和多元线性回归分析的方法计算建基面相对损伤面积与各影响因素之间的关系。结果表明,建基面相对损伤面积与水荷载、温降荷载呈正相关,与地基岩石弹性模量、坝体混凝土弹性模量、坝体混凝土抗拉强度呈负相关。对建基面相对损伤面积的影响程度从大到小依次为水荷载、地基岩石弹性模量、坝体混凝土弹性模量、坝体混凝土抗拉强度、温降荷载。     

有重力墩拱坝的优化设计研究

复杂工程地质条件的拱坝常设置重力墩结构,针对拱坝及其重力墩的体型对整体工程安全性和经济性的影响,以坝体-重力墩混凝土方量为目标函数,将《混凝土拱坝设计规范》要求的限制倒悬度、主应力、中心角等作为约束条件,基于ANSYS有限元分析软件的计算模块和优化设计模块进行二次开发,并采用复合形法作为拱坝优化设计的基本算法对拱坝进行优化。结果表明,拱坝体型优化后混凝土体积比初拟体型体积减小12.00%,具有一定的工程实际意义。     

三维胶凝砂砾石百米级高坝的稳定性分析

为计算130m坝高的三维胶凝砂砾石坝坝基面稳定性,设计了2因素(坝体坡率m、地基弹性模量E)7水平(E为24(微风化岩体)、30、36、42、48、54、60GPa(新鲜岩体))的正交计算方案,采用有限元法进行计算。结果表明,坝体坡率m相同时,随着地基弹性模量E的增大,抗剪断稳定系数K′、抗剪稳定系数K均减小;地基弹性模量E相同时,随着坝体坡率的增大,抗剪断稳定系数K′、抗剪稳定系数K均增大。得到随坝体坡率m、地基弹性模量E变化时坝体稳定系数的变化规律及幅度,并根据《胶结颗粒料筑坝技术导则》、《混凝土重力坝设计规范》,优选出坝体坡率m=0.74、地基弹性模量E=24GPa,为胶凝砂砾石百米级高坝发展、建设起到指导作用。     

碾压混凝土层面对坝体位移的影响

基于碾压混凝土的结构特性，利用薄层单元分析了层面质量对碾压混凝土坝体位移的影响规律，计算结果表明，碾压混凝土层面质量对坝体位移的影响比较大，当本体弹性模量达到一定值后，层面质量对坝体位移的影响程度超过本体弹性模量的影响程度。     

深覆盖层土石坝三维有限元应力应变分析

采用邓肯张E-B非线性模型对某深覆盖层坝基上沥青混凝土心墙土石坝进行了三维有限元应力应变分析,采用无质量地基模拟坝基和山体对坝体沉降变形和应力的影响,给出了深覆盖层上坝体的应力和变形特点,特别是沥青混凝土心墙上的应力、位移分布特点,为大坝的安全设计提供理论依据。