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。     

地铁站深基坑土体力学参数反演分析

基于正交试验设计和FLAC3D建立的学习样本以及测试样本,通过工程现场获取的地铁站深基坑支护体系位移信息,在总结分析基坑变形受力特征的基础上,找出对地铁站深基坑变形起主要作用的因素,确定待反演土体力学参数,然后建立BP神经网络理论反演的参数同支护结构位移间潜在的映射关系。实例计算结果表明,利用BP神经网络的仿真预测功能实现地铁站深基坑土体力学参数反分析是较为准确可行的。     

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。     

基于粒子群优化BP神经网络的隧道围岩位移反演分析

针对无锡惠山隧道岩体破碎、围岩稳定性差等特点,基于长期现场监测变形位移数据,借助粒子群算法的参数优化功能,利用Matlab神经网络工具箱编制了优化PSO—BP隧道位移反分析系统。PSO—BP系统利用正交试验设计和有限元方法获得学习样本,再通过粒子群算法搜索最优的神经网络模型参数。用BP神经网络模型建立待反参数与实测位移之间的非线性映射关系,最后用粒子群算法从全局空间上搜索最优反演参数。克服了普通智能优化算法收敛速度慢、正分析计算量大等缺陷,具有全局优化特性。将模型应用于惠山隧道Ⅳ级围岩断面ZK6+485的反分析中,计算结果与实测值对比表明采用PSO—BP预测模型进行隧道位移预测是可行的。     

岩体抗剪强度参数神经网络反分析方法改进

采用神经网络反演岩体抗剪强度参数,当把安全系数作为网络输入时,由于网络输入参数个数小于输出个数,神经网络无法建立输入与输出之间的映射关系,导致反演结果误差偏大。针对这一问题,提出一种用于岩体抗剪强度参数神经网络反分析的新方法:首先利用神经网络反分析确定反演抗剪强度参数的范围,然后利用神经网络正分析在上述范围内进行仿真,预测其对应的安全系数,最后用最优化方法,把安全系数的预测值与反演值差值的绝对值作为目标函数,找出与反演工况下安全系数差值最小的安全系数相对应的黏聚力与内摩擦角组合,认为该组合即为最终反演的岩体抗剪强度参数。工程实例表明,由该方法得到的岩体抗剪强度参数计算出的安全系数与反演工况下安全系数相等,说明该方法能有效解决上述问题,是可行的。     

基于IDE-OSVR-ABAQUS的岩土力学参数反演方法

提出引入自适应因子的改进型差分进化算法(IDE),并应用于优化在线支持回归机(OSVR)的核参数和惩罚参数,建立岩土体位移和岩土力学参数之间复杂非线性关系的动态最优IDE-OSVR模型,输入岩土体位移值直接输出岩土力学参数实现参数反演。通过均匀设计方法与ABAQUS正计算构建初始训练集,然后逐次反演并进行验算误差,将误差未达到预定阈值前的验算样本增添至训练集,使得IDE-OSVR模型不断在线学习,提高参数反演精度。将IDE-OSVR-ABAQUS反演方法应用于工程算例,并同几种典型方法对比。结果表明该方法的岩土力学参数反演速度很快,反演精度很高,是一种合理的岩土力学参数反演方法。     

高寒地区碾压混凝土坝运行期力学参数反演分析

为准确获得高寒地区碾压混凝土坝真实状态下的力学参数,将碾压混凝土作为横观各向同性材料进行参数反演分析。首先采用均匀设计构造力学参数样本,然后基于有限元法计算不同工况下的顺河向位移,将有限元分析得到的水压分量相对值及相应的力学参数作为神经网络的训练样本,建立水压分量相对值与相应的力学参数非线性映射关系。基于大坝实测位移,考虑坝顶冻胀变形的影响,通过建立坝体及坝基多测点变形统计模型分离出水压分量相对值,将其作为反演模型的输入值,得到坝体及坝基的力学参数。通过实例分析表明,该方法反演得到的坝体及坝基力学参数是可行的,可为高寒地区碾压混凝土坝安全性态评估提供参考。     

基于L-M BP神经网络的混凝土坝弹性参数反演

基于人工神经网络方法,根据实测位移资料反演坝体混凝土和坝基岩体弹性模量,可以不必将荷载对坝体和坝基的作用效应分离开来。基于L-M算法的BP神经网络在训练过程中同时利用目标函数的一阶和二阶导数,且训练中利用全部样本的信息进行网络权值及偏差的修正,因此,较基于梯度法的经典BP网络有更好的收敛速度及精度。计算结果表明,应用L-MBP神经网络反演混凝土坝弹性参数,具有精度高、速度快的优点。     

碾压混凝土坝等效黏弹性参数反演

根据碾压混凝土坝的成层结构特性,将层面影响概化到整个坝体中,将碾压混凝土坝视为横观各向同性体,建立了碾压混凝土坝等效黏弹性模型。根据位移实测资料,采用偏最小二乘法建立位移统计模型,分离水压分量和时效分量,建立反演碾压混凝土坝双向异性黏弹性参数的目标函数,并利用混沌遗传算法对黏弹性参数进行反演。工程实例中,将反演得到的黏弹性参数作为已知值,计算测点在相应时间段变形的水压和时效分量之和,并与分离出的实测值进行对比,结果表明:计算值与实测值比较接近,说明反演方法是正确、可行的。     

基于交叉全局人工蜂群算法的拱坝热学参数反演分析

拱坝施工期温度受到气温、冷却通水、表面保温等因素影响,热学参数实际值与室内试验测值之间存在较大误差。通过分布式光纤测温技术获取的温度数据和人工蜂群智能优化算法对混凝土热学参数进行识别,实时获取混凝土热学参数变化规律。对于在寻找函数最优值时传统的人工蜂群算法存在求解速度慢、容易陷入局部最优等问题,通过引入全局最优解,并与遗传算法中的交叉操作相结合建立了引入交叉算子的全局人工蜂群优化算法。考虑冷却水管多档通水和外界气温等因素,将改进的全局人工蜂群算法应用于白鹤滩拱坝热学参数反演,分析结果表明基于改进全局人工蜂群算法反演计算的混凝土温度与实测值吻合较好,改进全局人工蜂群算法在拱坝热学参数反演中具有较好的适应性。     

软岩三维粘弹塑性参数辨识研究

以某水电站地下厂房区软岩部位试验洞监测资料为基础,运用基于均匀设计一遗传算法一神经网络的人工智能反演分析方法,在考虑了仪器埋设滞后的位移损失的情况下,对岩体在宏观结构条件下的流变参数进行三维粘弹塑性位移反分析,得到了岩体的流变参数并进行了位移预测.与监测成果进行了对比分析.结果表明:预测围岩流变位移、速率与监测结果比较接近,规律性较好,说明辨识效果较好.     

滑坡体力学参数反分析研究

除室内试验和现场试验之外,反演分析是一种可以利用现有变形监测数据获取滑坡体等效力学参数的方法.以清江杨家槽滑坡体为例进行研究,提出了将均匀设计、遗传算法与BP神经网络结合起来应用于滑坡体反分析的新方法.先将具有很好全局寻优能力的改进遗传算法作为BP神经网络的学习算法,形成遗传神经网络;然后利用均匀设计方法设计网络学习样本,训练遗传神经网络映射滑坡体变形与滑坡体力学参数的非线性关系;最后将实测位移值作为网络输入,网络输出即为参数的反演值.该方法克服了优化反分析方法反演时间过长,解不易收敛等缺陷,实现了多参数的同时反演.通过对反分析结果进行检验与评价,证明其结果符合实际工程要求.     

BP神经网络在隧道围岩力学参数反演中的应用

以谷城至竹溪高速公路珠藏洞隧道施工监测为工程依托,根据现场变形监测数据的指数函数回归方程,对最终变形量进行了预测,并基于其预测值,借助BP神经网络的超强非线性映射能力,对隧道围岩力学参数（变形模量E、黏聚力C、内摩擦角φ）进行反演,以及时掌握开挖围岩类型和材料特性参数,为隧道工程施工和设计提供参数依据,从而达到安全施工和优化设计的目的,以实现隧道的信息化施工与设计。     

基坑开挖位移及土体水平抗力比例系数的反分析

基坑设计土体参数的正确选取直接影响支护结构的位移和内力计算结果,特别是土体水平抗力比例系数m值对支护结构位移的影响最为显著。结合基坑开挖工程实例,通过材料性状与基坑开挖施工过程的平面有限差分法模拟,模拟计算基坑分布开挖过程结构的水平位移;通过分析诸多土体参数对基坑支护结构水平位移的影响程度,确定杨氏模量作为位移反分析所需获取的参数,构建实测位移与模拟计算位移之间的目标函数,反分析给出各层土的杨氏模量;基于弹性地基梁法推导的m值与杨氏模量的关系,给出反映实际侧向变形特性各层土的m值。研究结果为基坑工程设计参数的合理确定提供了一定理论参考依据,对有效控制基坑位移与变形具有重要的实践意义。     

江垭电站地下厂房洞室围岩监测与分析

为监测江垭水利枢纽地下厂房洞室围岩的稳定性 ,在地下厂房的 3大洞室共布置了 4个观测断面并埋设各类测试计 478支 ,随着洞室开挖过程进行监测设施埋设施工和观测。监测成果反映了施工期洞室围岩的位移变化、应力分布状态 ,经与有限元计算成果比较 ,其位移变化、应力分布规律一致。洞室局部曾出现过几条裂缝 ,通过对裂缝观测成果及成因分析 ,已进行了处理。根据对地下厂房洞室围岩监测与分析 ,对洞群围岩稳定性的初步评价是 :厂区岩体较坚硬完整 ,锚喷支护后的围岩变形较小 ,锚杆应力值不大 ,几条洞室局部曾出现的裂缝经过处理 ,已不再发展。因此施工期间地下厂房洞群围岩整体稳定性较好 更多还原     

矮寨悬索桥隧道锚碇稳定性数值分析

通过三维显式有限差分计算,对矮寨大桥C线方案吉首岸隧道锚碇系统进行了数值模拟,分析了由于施工开挖引起的锚碇、塔基和公路隧洞围岩位移和应力变化,计算了在设计荷载P作用下锚碇结构体系围岩的变形和应力响应;在此基础上,对C线方案锚碇体系的围岩稳定性作出评价.计算分析表明:锚碇、塔基和公路隧道处于浅地表且布置较集中,相互影响显著;虽然开挖引起的围岩变形大部分小于1 mm,但是由于锚碇后部与下部公路隧道间岩柱较薄导致出现拉应力集中和较大面积的塑性区;在设计荷载作用下,该处的塑性区进一步扩大;在3P超载情况下,锚碇后部至公路隧道顶拱的塑性区贯通,对锚碇的长期承载有较大威胁,且引起下方公路隧道顶拱岩体的稳定性严重恶化而难以自稳.     

天然滑坡的位移反分析

 本文提出了天然滑坡应用决定论模型的思想和有限单元法进行位移反分析的新方法。考虑的环境量主要为地下水位和江水位,效应量为钻孔倾斜仪测得的位移。为了使利用线弹性理论成为可能,从位移中挑选出以弹性为主要部分的卸荷回弹位移作为我们研究的对象。在采用直接法求出了滑坡体的等效弹性模量以后,用该弹性模量和有限元法进行了稳定性计算。等效弹性模量与试验值较一致;有限元法计算的稳定性安全系数与用沙尔玛法计算的接近。     

基于分析分解模型数值试验的围岩力学参数估算

地下硐室围岩因结构面存在稳定性显著降低,且受结构面影响难以进行力学参数室内试验测定,导致不同围岩力学参数难以准确表示。提出一种采用分析分解模型数值试验估算围岩力学参数的新方法,依据围岩分类体系结果,借助FracSim 3D程序构建不同围岩类别的三维结构面网络模型,并通过x,y,z方向截取二维结构面网络图以反映岩体各向异性特征,实现构建分析分解模型;之后,应用已有试验成果将分别得到的对应的完整岩块及相关结构面的力学参数值作为模型基本输入参数;最后,应用有限元法(Phase 2D程序)建立其对应的岩体结构数值模型,通过有效控制边界条件实现对单轴压缩、三轴压缩等试验的模拟,即实现用宏观等效的岩体模型来预测岩体强度与变形特性,进而完成对不同类别围岩力学参数值的确定。     

低地应力区地下洞室开挖后围岩位移二维离散元数值模拟

以西北某水利工程地下洞室为例，对低地应力状态下洞室开挖后围岩位移变化及其相应特征，采用了二维离散元法进行数值模拟研究，结果表明：低地应力区地下洞室开挖后围岩位移主要发生在拱顶位置，而发生在侧壁水平位置上的围岩位移量则明显不及前者，这说明低地应力区地下洞室开挖后围岩变形破坏主要发生在洞顶垂直方向，侧壁水平方向围岩变形破坏规模和强度均不及前者。     

滑坡弹性模量位移反分析及其应用

岩土体的弹性模量是岩土工程设计和施工中的重要参数,一般不易通过实验获取.以三峡库区某滑坡为例,结合实地调查资料,分析了滑坡变形特点,得出滑坡后缘主要为沉降变形,而中部、前缘主要以纵向变形为主的结论.基于正交设计和神经网络的位移反分析方法,既能科学地选取多介质滑坡反演参数,又能较好地模拟边坡岩体位移与力学参数之间的非线性关系,为弹性模量的反算和滑坡空间位移计算提供了一定依据.