嘎隆拉隧道围岩力学参数对变形的敏感性分析

以嘎隆拉隧道为研究背景，根据现场地质状况建立可变参数的有限元模型，以现场监测变形数据为基础，对力学参数（弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角）和侧压力系数进行反分析，获取现场围岩参数的真实值。在此基础上，基于敏感性分析方法，研究围岩力学参数对变形的敏感性。研究结果表明：拱顶沉降对弹性模量比较敏感，对其它参数的敏感性相对较小；而周边收敛则相反，泊松比、内摩擦角、黏聚力要比弹性模量更为敏感。研究结果对嘎隆拉隧道的稳定性分析具有一定的参考价值。     

广西某失稳边坡滑动位移影响参数敏感性的分析

以广西某工程边坡为背景,研究下部是含水状态下的泥灰岩对上部是失稳状态下的土质边坡滑动位移的影响.选取了坡高、坡度、黏聚力、内摩擦角、泊松比和弹性模量这些可能会对滑坡位移有影响的六个指标,运用有限元强度折减法,采用单因素敏感性分析方法进行失稳状态下边坡土体滑动位移的影响参数敏感性分析,并比较分析结果,得出对于影响失稳边坡...     

岩体力学参数的敏感性综合评价分析方法研究

 针对岩体力学参数敏感性分析单指标方法的局限性,提出基于敏感度熵权的属性识别综合评价模型,这种评价分析方法可以充分考虑各种评价指标,对模型参数的敏感性进行整体性分析,避免单指标方法评价结果的片面性,同时该方法也为模型参数敏感性分析提供一种新思路。在此基础上,结合硬脆性岩体介质的黏聚力弱化–摩擦强化模型,将上述的评价方法应用于锦屏二级水电站引水隧洞辅助洞围岩模型参数的敏感性分析中,分析认为,影响围岩变形和塑性区大小的主要因素为最终内摩擦角、起始黏聚力和弹性模量,其次为残余黏聚力、内摩擦角临界塑性应变、起始内摩擦角、黏聚力临界塑性应变;再者为泊松比、抗拉强度。应用研究结果表明,这一分析方法将会对硬脆性岩体力学参数的分析和反演提供重要的参考价值。     

基于随机场理论的双线盾构隧道地层变形分析

准确预测隧道开挖引起的地层变形对保障施工安全非常关键。依托厦门地区典型风化花岗岩地层的盾构隧道工程,以土性参数的空间变异性为切入点,针对多层土双线盾构隧道施工地层变形问题,基于随机场理论,采用蒙特卡洛策略和有限差分模拟计算相结合的方法,开展地层变形随机分析。以土体弹性模量E的空间变异性效应为研究重点,系统研究土体弹性模量的竖向、水平波动距离(zθ,xθ)及其变异系数(COV)对双线盾构隧道施工地层变形的影响。结果表明:弹性模量变异系数对变形的影响明显强于波动距离的影响;各向异性系数(/)x zξθθ取值小于32时,地层变形对ξ的敏感性较大;地表沉降变形曲线的特征与隧道上方土体模量的随机分布密切相关。在此基础上,综合考虑低刚度占优效应和模量概率分布形式的影响,提出厦门地区盾构隧道工程设计计算的土体弹性模量等效特征建议值。     

基于三维弹塑性有限元的洞室稳定性参数敏感性灰关联分析

 综合考虑岩体物理参数的不确定性,针对常规敏感性分析方法所存在的不足,提出基于弹塑性有限元的洞室稳定性参数敏感性灰关联分析方法,并确定点安全系数为考核指标,确定岩体弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角等强度参数为敏感性影响参数。以金沙江两家人水电站地下厂房区洞室为例,对开挖后的地下洞室典型断面点安全系数的诸多影响参数进行敏感性分析,结果表明：不同的影响参数变化对洞室稳定的点安全系数影响有差异,因洞室开挖后,拱顶或边墙处于临空状态,而拐角点受洞壁约束更大,所以洞室拐角点安全系数比临近拱顶或边墙节点要大。点安全系数的敏感度是考虑综合影响参数的结果,采用灰关联分析方法分析表明,对地下厂房洞室典型断面点安全系数影响程度最大的为黏聚力和内摩擦角,其次为弹性模量和泊松比。从而克服了单因素常规参数敏感性分析的局限性,使得影响参数对点安全系数影响的灵敏程度排序得到统一,并与数力学分析结论一致,得到很好验证,为洞室稳定性支护材料的选取提供指导作用,对黏聚力和内摩擦角的要求应更加重视。     

考虑地层变异性和土体参数空间变异性的边坡可靠度全概率设计方法

目前边坡稳定设计研究中大多数考虑了土体参数的空间变异性,但忽略了地层变异性的影响。为此,提出了一种同时考虑这两类变异性的边坡可靠度全概率设计方法。在全概率设计框架内,将广义耦合马尔可夫链模型与随机场模型相耦合用于同时表征地层变异性和土体参数空间变异性,给出了所提方法的计算流程。利用澳大利亚珀斯市钻孔资料,以某边坡为例进行可靠度设计,为说明在边坡可靠度设计中同时考虑地层变异性和土体参数空间变异性的重要性,分析了仅考虑土体参数空间变异的情况,进一步分析了同时考虑两类变异性的情况,并对二者进行了比较。结果表明:所提出的边坡可靠度设计方法能够有效地考虑边坡中存在的地层变异性和土体参数空间变异性。当仅考虑土体参数空间变异性时,边坡可靠度设计结果很大程度上取决于所采用地层的分布情况,特别是地层分布中抗剪强度较强土体类型占比高于真实情况时,将导致得到的最优设计方案偏于危险。反之,若地层分布中抗剪强度较弱的土体类型占比高于真实情况,得到的最优设计方案偏于保守。因此,为准确地得到最优设计方案,在边坡可靠度设计中应同时考虑地层变异性和土体参数空间变异性的影响。     

各向异性随机场下的边坡模糊随机可靠度分析

土性参数具有很大的空间变异性,且在水平方向和垂直方向上差异显著。基于随机变量模型的传统边坡模糊随机可靠度分析方法并未对此进行考虑。提出一种能合理考虑土性参数空间变异性的边坡模糊随机可靠度分析方法。首先,视黏聚力和内摩擦角的均值为正态模糊数,对其取不同的λ截集水平并在各截集水平上进行参数组合。其次,利用各向异性随机场模拟土性参数的空间变异性,将有限元法和Monte–Carlo模拟相结合,计算各参数组合对应的可靠度指标。再通过数学方法得到边坡在各截集水平上的可靠度指标。最后,运用加权平均法计算边坡的模糊随机可靠度指标。算例分析表明:与水平方向的空间变异性相比,垂直方向的空间变异性对边坡模糊随机可靠度的影响更为显著;不考虑土性参数的空间变异性在一般情况下会低估边坡的模糊随机可靠度指标,但在抗剪强度参数变异性较大时,反而可能会高估边坡的模糊随机可靠度指标;此外,黏聚力与内摩擦角之间的相关性对边坡失效概率的影响趋势基本不受土性参数空间变异性的干扰。     

土体参数对沉桩扩张压力的影响

根据土塑性力学基本原理,考虑土体结构性损伤影响,考虑竖向坐标z的影响,推导出了沉桩时土体产生的挤压应力和最大扩张压力的空间解析解;分析了土体粘聚力、内摩擦角、弹性模量及泊松比等参数的变化对沉桩产生的极限扩张压力和塑性区半径分布规律的影响,发现泊松比对极限扩张压力基本没有影响,其余参数对极限扩张压力和塑性区半径都有不同程度的影响。此解答能更好地揭示了沉桩时的挤土机理,从而为施工提供更好的依据,还为应力分析相关研究提供参考。     

基于灰色关联分析方法对边坡稳定性的影响因素敏感分析

边坡稳定性的影响因素很多,且影响程度各不相同。本文依据ABAQUS有限元分析软件,通过模拟不同参数下土体的粘聚力、内摩擦角、剪胀角、泊松比、弹性模量,计算边坡安全系数,利用灰色关联分析方法得出不同参数的影响程度,依次为内摩擦角>粘聚力>剪胀角>泊松比>弹性模量,因此在边坡设计及稳定性评价中应慎重选取土体的强度指标。灰色关联分析结果可以为边坡设计和施工提供一定的指导与分析价值。     

考虑参数空间变异性的隧道结构变形分析简化方法

土体参数具有空间变异性是被广泛接受的,而这种变异性对岩土中结构性能有着重要的影响.随机场理论是一种常用的用来模拟土体参数空间变异性的方法.基于随机场理论,以土体弹性模量的空间变异性为切入点,采用蒙特卡罗方法和有限差分模拟计算相结合的方法,开展隧道水平收敛的随机分析.在大量蒙特卡罗计算基础上,提出了3种简单易用的简化考虑...     

考虑参数空间变异性的隧道下穿建筑物安全性评价

考虑土性参数的空间变异性,构建了基于随机场理论和数值分析手段的隧道下穿建筑物安全概率评价方法。将土体参数弹性模量视为随机场模型,采用应力释放方法模拟隧道施工,并基于地表建筑物为柔性简支梁的假设,利用极限拉应变作为判定指标对建筑物安全进行概率性评价。结果表明,所提出方法能够在考虑土性参数空间变异性的前提下有效地评价隧道下穿建筑物的安全性。土体弹性模量变异系数和自相关距离对隧道下穿建筑物安全性具有显著的影响;弹性模量的变异程度越高造成建筑物内最大拉应变的概率分布越离散,达到较高破坏等级的概率也越大。     

参数空间变异性对基坑周围土体变形影响分析

通过理论分析与数值模拟相结合的方法,主要对因土体参数的空间变异性及随机性对基坑周围土体的变形影响进行了分析,研究表明基坑周围土体的变形主要受到粘聚力单因素变化、粘聚力和内摩擦角双因素共同变化时的空间变异性与随机性影响,而内摩擦角单因素变化对其的影响较小;由于参数的空间变异性与随机性所影响的区域不同,基坑周围土体的变形也不相同,由此也可以反映出土体固有的结构性;因土体参数空间变异性与随机性,基坑周围土体上部多受影响,建议在工程施工过程中相对不考虑其变化特性的设计,应该增强上部的支护强度,以确保工程安全以及减少周围土体的地表沉降,研究成果对工程施工设计有一定的指导意义.     

超大直径盾构隧道随机场建模及分析研究

超大直径盾构在掘进过程中由于面临复杂的地质环境,其地质参数的不确定性导致盾构驾驶司机往往依赖于经验进行操作,存在一定的未知风险。尽管随机场模型能在一定条件下描述土体参数的空间变异性,但对于变异性较高的土体往往难以合理评价其参数的差异性。因此,本文通过将随机场理论与克里金方法相结合,从而建立以有限钻孔数据为约束条件的随机场;并以某盾构隧道工程中部分黏聚力、内摩擦角数据为基础验证了该方法的适用性。结果显示:(1)完全随机场模型能基于岩土力学参数的统计量信息,在一定程度上模拟其空间变异性;(2)约束随机场模型能充分利用有限的钻孔数据表征土体各空间位置岩土力学参数的差异性,从而可为超大直径盾构施工提供较为详细的岩土力学参数资料,进而对盾构掘进操作参数的选取提供一定帮助。     

参数空间变异性对基坑周围土体变形影响分析

通过理论分析与数值模拟相结合的方法，主要对因土体参数的空间变异性及随机性对基坑周围土体的变形影响进行了分析，研究表明基坑周围土体的变形主要受到粘聚力单因素变化、粘聚力和内摩擦角双因素共同变化时的空间变异性与随机性影响，而内摩擦角单因素变化对其的影响较小；由于参数的空间变异性与随机性所影响的区域不同，基坑周围土体的变形也不相同，由此也可以反映出土体固有的结构性；因土体参数空间变异性与随机性，基坑周围土体上部多受影响，建议在工程施工过程中相对不考虑其变化特性的设计，应该增强上部的支护强度，以确保工程安全以及减少周围土体的地表沉降，研究成果对工程施工设计有一定的指导意义。     

围岩注浆对二次衬砌受力影响分析

试验表明，围岩注浆会改善围岩的力学参数（弹性模量E、粘聚力C、内摩擦角ψ）；文中将围岩的力学参数作为二次衬砌受力性能的影响因素，采用敏感性分析方法，通过数值模拟得到在各参数下，二次衬砌的受力情况，进而分析出各参数对二次衬砌内力的敏感程度：弹性模量的敏感性最高，粘聚力和内摩擦角的敏感性最不显著。这一分析结果，对如何改善二次衬砌的受力性能有一定参考价值，对二衬厚度、配筋量的优化设计也有一定帮助。     

考虑参数空间变异性的边坡可靠度分析非侵入式 随机有限元法

提出了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法。采用Karhunen-Loeve级数展开方法表征土体抗剪强度参数空间变异性,其中通过wavelet-Galerkin技术求解Fredholm积分方程得到相关函数的特征解。基于有限元滑面应力法计算边坡安全系数,采用随机多项式展开将隐式函数表达的安全系数替换为显式函数表达的安全系数,并编写了计算程序NISFEM。研究了所提方法在考虑土体参数空间变异性的边坡稳定可靠度分析中的应用。结果表明：提出的非侵入式随机有限元法极大地提高了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的计算效率,为解决复杂边坡稳定可靠度问题提供了一条有效的途径。考虑抗剪强度参数空间变异性的边坡可靠度分析存在临界变异系数,其随边坡安全系数的增加而增大。当抗剪强度参数的变异系数小于临界变异系数时,忽略土体参数空间变异性将会高估边坡失效概率。当边坡安全系数小于1时,边坡失效概率并不总是随着抗剪强度变异系数的增加而增大。此外,土体黏聚力和内摩擦角随机场间相关性对边坡失效概率具有十分明显的影响。     

克泥效不同设计参数对盾构掘进时土体稳定性的影响研究

以福州地铁6号线2标段5工区隧道盾构掘进施工为例,为确保盾构穿越上方高风险源建(构)筑物时造成的土体变形尽可能小,使用Plaxis有限元软件中的HS模型数值,研究了克泥效与水玻璃混合液中不同的克泥效设计参数对土体稳定性的影响。结果显示:克泥效的弹性模量、泊松比越大,土体位移越小;克泥效的黏聚力变化对土体位移的影响不明显。     

二维空间随机场的浅基础极限承载力可靠度分析

目前浅基础极限承载力可靠度分析普遍采用简化方法,虽然进行了多次计算,但每次计算时都是采用定值参数,不能考虑土体空间的变异性.本文利用随机场理论对一刚性浅基础进行可靠度分析,采用二维随机场与Monte-carlo方法结合,将土体的粘聚力作为一个空间二维随机场,对比随机场和定值分析的结果,分析了土体粘聚力空间变异性对浅基础极限承载力及其可靠度的影响.     

基坑单支撑支护结构抗倾覆可靠度分析

采用结构可靠度方法分析基坑单支撑支护结构抗倾覆稳定性，充分考虑了参数的变异性。可靠度计算采用JC法和优化算法，分析表明两种方法计算结果相当接近，而优化算法更为简捷，便于应用。算例分析表明：当参数变异性较大时，采用安全系数评价抗倾覆稳定性不一定安全，采用可靠度指标评价则更合理；土体强度指标和支护桩嵌固深度的变异性对抗倾覆可靠度指标影响显著，支撑位置、土体重度和地面荷载的变异性影响很小，设计时可视为确定性变量：黏聚力、内摩擦角和嵌固深度的变异性对可靠度指标的影响依次增大，当嵌固深度变异性很大时可忽略黏聚力、内摩擦角的影响，而当内摩擦角变异性很大时，可忽略黏聚力的影响。     

高速铁路隧道围岩参数空间变异性的力学响应分析

 针对大断面高速铁路隧道围岩的参数变异性及空间相关性等问题,在随机场理论的基本框架下,将非侵入式随机分析、地层结构模型、有限差分法和蒙特卡洛模拟有机结合,提出考虑围岩参数空间变异性的非侵入式随机有限差分分析模型。运用该模型对隧道开挖后围岩的力学响应进行分析,得到围岩参数空间变异性的2个基本要素：参数变异性和空间相关性,其特征参数的取值变化会直接影响到围岩变形特性、塑性区发展模式以及地表沉降形态。同时与确定性模型的计算结果进行比较,提炼出隧道开挖后围岩参数空间变异性的4种典型工程效应：(1) 围岩结构性低强度荷载占优效应;(2) 围岩结构空间相关各向异性效应;(3) 功能函数敏感性差异及非线性效应;(4) 功能函数转变分布类型效应。研究成果为拓展基于空间变异性的高速铁路隧道工程稳健性设计奠定了一定的基础。