遗传算法BP神经网络在隧洞围岩分类中的应用

针对目前神经网络训练易陷入局部极小点问题，用遗传算法优化神经网络的连接权，并在遗传进化过程中采取保留最优个体的策略，建立了基于遗传算法的BP神经网络的模型，并应用于解决水工隧洞围岩分类这一非线性和不确定性较大的实际问题，证明了这种方法是科学可行的。     

概率论方法在云岭隧道围岩分类中的应用研究

公路隧道围岩的分类方法较多,大致可分为单因素和多因素法。每种方法都有其优点和缺点:多因素法往往比较复杂,使用起来不方便;而单因素法适应性不高,在某些特定的围岩地质条件或者复杂多变的围岩地质条件下,常常不能准确地判断出围岩的类别。在概率论的基础上,考虑岩体质量RQD值、弹性波速vp这2个常用的围岩分类指标,综合考虑《公路隧道设计规范》(JTGD70–2004)采用的BQ值,按照概率论原理来判定的围岩在3种围岩分类法中取得一致判断结果的概率就是待判定围岩在每种分类法概率的乘积。只要分别计算各种围岩分类标准中每一类围岩出现的概率,概率最大的所对应的围岩类别就是该围岩的分类,从而较准确地判断隧道围岩的类别。以云岭隧道围岩分类为工程背景,提出一种基于概率理论的新多因素围岩分类方法,并采用该方法对云岭隧道围岩进行分类,得出的围岩类别与实际围岩类别比较吻合。这一方法的成功应用,不仅为该隧道设计、施工提供了参考,同时对同类隧道工程围岩分类有一定的参考价值。     

围岩工程地质分类的探讨

介绍了不同行业围岩分类的方法,从工业与民用建筑工程、公路工程、铁路工程、水利水电工程四方面,探讨了其分类方法、原则,所使用的规范,并总结了它们的区别,为工程设计提供基础性的材料。     

灰色关联分析法在围岩分类中的应用

采用灰色关联分析法,对影响围岩质量的5项指标:岩石质量指标RQD,湿抗压强度Rw,完整性系数Kv,结构面强度系数Kf,地下水渗水量W/L等进行了关联分析,提出了一种进行围岩分类的新方法,具有一定的工程实用价值。     

公路隧道围岩压力分类及其影响因素

公路隧道围岩压力是决定隧道设计、施工的核心因素,支护套系及支护强度参数、开挖方案及工序等均受制于围岩压力。针对公路隧道当中常见的围岩压力类型进行了归纳,并从客观与主观两个方面对围岩压力的影响因素进行了分析,所得结论对公路隧道的安全施工及风险管控具有一定的借鉴意义。     

平顶山矿区煤巷围岩综合分类方法探讨

吸取不同围岩分类方法的科学实质，通过研究样本分布特征把不同分类方法统一起来，使分类的统计规律、聚类规律与样本分布特征协调一致，提高分类的可靠性。结合平顶山矿区煤巷赋存条件，取地压系数、围岩松动圈和节理发育程度3个指标，对平顶山矿区煤巷围岩稳定性进行综合分类，并以分类图直观表达了样本及样本分布规律，简化分类方法。提出围岩稳定性综合分类方法，研究矿区煤巷稳定性变化规律，得到评价围岩稳定性的统计判据，并根据巷道条件及实测信息评价巷道稳定程度，绘制出多指标围岩分类图。     

论岩体多场广义耦合及其工程应用

岩体多场耦合通常指岩体应力场、渗流场、温度场及化学场之间的相互影响和相互作用.岩体多场耦合存在于岩体形成及整个演化过程,具有复杂的耦合机制,并受岩体地质特征及赋存环境的影响.将爆破开挖、锚固支护、固结灌浆及库水骤降等工程作用纳入岩体多场耦合分析体系,认为工程作用在岩体多场耦合过程中对岩体地质特征、力学特性及工程性质产生强烈的改造作用,提出岩体多场广义耦合的新思想.详细论述岩体多场广义耦合所涉及的复杂岩体、多场耦合和工程作用等基本概念,介绍岩体多场广义耦合的主要研究内容和研究方法,探讨岩体多场广义耦合理论在岩石工程中的应用.研究结果表明,岩体多场广义耦合以岩体多场耦合为基础,更加注重岩体工程作用效应研究,更加突出利用和改造岩体的工程目标,对于揭示岩体变形破坏机制和稳定性演化规律具有重要的科学意义,并在各类岩石工程中具有广阔的应用前景.     

基于TSP203系统和GA-SVM的围岩超前分类预测

 为有效地进行隧道围岩类别超前分类,提出基于TSP203系统和遗传–支持向量机的围岩类别超前分类方法。以TSP203系统为基础,从探测结果中提取有用信息,建立围岩类别超前分类指标体系,并采用支持向量机进行围岩超前分类预测。建立围岩类别超前分类指标体系时,采用TSP203中可有效识别的围岩分类参数来实现：岩体完整性系数、泊松比、静态扬氏模量、主要结构面与洞轴线的夹角、不连续结构面状态和地下水发育情况。确定支持向量机参数时,采用遗传算法在解空间里进行全局搜索,以改善支持向量机在围岩分类中的识别精度。最后将该方法应用于实际工程,结果表明该方法实际可行,在围岩类别超前分类中具有较高的准确性,为围岩类别超前分类提供了一种新思路。     

岩石非线性统一强度理论及其在岩体工程中的应用

以统一强度理论为基础,研究与岩石破坏子午线相匹配的非线性统一强度理论,取得以下研究成果: (1) 建立了一个适用于岩石的双剪力学模型,这一双剪模型包括两个较大剪切应力以及作用面上的正应力和较小主应力。根据其力学模型可以推出线性统一强度理论。 (2) 根据所建立的双剪力学模型,假设岩石单元体破坏时双剪应力与较小主应力之间为抛物线型关系,提出岩石非线性统一强度理论。岩石非线性统一强度理论中参数b的变化可以反映中间主应力效应。当b=0时,退化为Hoek-Brown强度准则,忽略中间主应力效应;当b=1时,中间主应力效应最大。 (3) 根据所建立的双剪力学模型,提出了广义非线性统一强度理论。广义非线性统一强度理论包括许多强度理论和屈服准则,当b =0时,则为统一屈服准则;当b =1.0,则为线性统一强度理论;当b =0.5时,则为岩石非线性统一强度理论,适应于脆性岩石;当0.5相似文献   

公路隧道围岩模糊信息分类的专家系统

符合实际的围岩分类是公路隧道设计和施工的重要依据，是准确进行施工地质超前预报的指南。目前的公路隧道围岩分类规范中，围岩类别与各评定指标间尚未建立起精确的本构关系，在具体应用时受人为因素影响较大。针对围岩分类中存在的这类“模糊性”问题，引入模糊信息分析模型，借助专家丰富经验和既有隧道围岩分类信息，创建了公路隧道围岩模糊信息分类的专家系统，在围岩定量分类方面取得新的进展。     

岩体基本质量围岩分级方法介绍及评析

总结了岩体基本质量分级方法的分析思路,给出了岩体基本质量分级方法的详细分级步骤,并通过分析对该围岩分级方法的科学性及可靠度进行了评价。     

层状岩体地下洞室围岩稳定性的模糊评价

在现有多种围岩分类标准的基础上,结合层状岩体的工程特性,采用多因素的岩体分类,并运用模糊数学的处理方法,对层状岩体地下洞室围岩稳定性进行了合理的综合因素模糊评价,以较好地解决围岩稳定性评价问题。     

公路隧道围岩的区间数组合分类法

公路隧道围岩的分类方法较多,每一种分类方法的结果都是对真实围岩状况的一种估计,通过一定的算法将这些分类结果进行合成,可以使各分类法取长补短,围岩信息得到充分利用。基于上述思路,并考虑到分类标准和被分类隧道围岩物理力学指标均为区间数的实际情况,提出了一种基于区间数的公路隧道围岩组合分类法。为充分利用区间数携带的信息,定义了一种新的区间数距离计算方法,选择能够兼顾各单一分类法之间功能性和协调性要求的加乘混合函数作为围岩分类函数,计算被分类围岩与分类标准各级别之间的分类函数值,最小值对应的类别即为被分类围岩的类别。针对某工程隧道2个典型段围岩的分类问题,在隧道围岩常用的岩芯质量指标ROD法、《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)BQ值法和弹性波速vp法进行分类的基础上,采用本文方法进行组合分类,结果表明:本文方法物理意义明确,计算过程简捷,分类指标稳定,分类结果与单一分类法相比能够更好地反映实际围岩状况,可供公路隧道勘察、设计、施工时参考。     

基于MCS-TOPSIS耦合模型的岩体质量分类研究

 岩体质量分类是各类岩土工程实践问题的基础,由于岩体指标参数的模糊性和随机性,故岩体质量分类表现出不确定性,而现有分类模型则忽略了这种参数不确定性对分类结果造成的影响。考虑到分类指标参数的不确定性,在岩体质量分类问题中引入概率描述的可靠度分析方法,提出一种蒙特卡洛模拟(Monte Carlo simulation,简称MCS)和逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to ideal solution,简称TOPSIS)耦合模型。该模型由两部分组成：通过博弈论赋权方法获取分类体系中指标的权重,并结合TOPSIS模型来建立可靠度分析中的极限状态方程;基于MCS方法由TOPSIS模型构建的极限状态方程进行随机的不确定性分析,并通过概率函数给出最终的分类结果。通过25组测试样本对基于博弈论组合赋权的TOPSIS模型进行测试,结果显示该模型的误判率为0,表明MCS-TOPSIS模型中确定性分析的合理性。最后通过Matlab语言编制计算程序,分别由确定性分析和不确定性分析的角度来探讨水布垭地下洞室厂房围岩质量分类。研究结果表明：采用MCS-TOPSIS模型进行岩体质量分类是可行的,该模型具有较高的准确度且易于实现,具有一定的工程应用价值。该研究为岩体质量分类提供了一种新思路。     

基于物元可拓模型的隧道围岩分级评价应用

选取影响隧道围岩稳定性的三个主要因素,应用物元可拓评价模型建立了隧道围岩稳定性的分类方法,评价结果表明：物元可拓评价模型可以应用于隧道围岩的稳定性分级,并证实了该方法的正确性。     

隧道围岩分级方法综合研究

在总结国内外有一定代表性的隧道围岩分级方法的基础上,阐述了围岩分级方法发展现状,探讨了围岩分级方法的发展趋势,从而促进隧道围岩分级方法的研究,更好地反映各类工程岩体的质量好坏。     

富溪双连拱隧道围岩强度及稳定性评价

围岩强度指标是各种隧道工程设计中不可缺少的重要参数,准确预测围岩强度对隧道支护设计和稳定计算十分重要。针对富溪隧道地质条件复杂、围岩稳定性差等问题以现场岩石点荷载试验推测岩石强度,以隧道围岩的Q指标统计为基础,利用基于Q指标的经验公式推测围岩抗压强度,给出了富溪隧道各个断面围岩的抗压强度,据此评价各段围岩的稳定性。研究表明,采用的3个经验公式中,无论平均值,还是分散度,Yudhbir公式预测结果都最接近规范标准值,说明本文所用方法用于隧道工程是可行的。该方法简单、实用,预测结果能够反映围岩工程特性,符合实际,可以作为隧道工程中定量评价围岩强度的有效方法,为隧道设计、施工提供可靠依据。     

围岩多场耦合分析及工程应用研究

根据深部围岩的三高特性:高应力、高温度和高渗流,建立了温度-渗流-应力三场耦合的控制方程,采用有限元法进行了求解。考虑了围岩的蠕变及破坏之后的应力迁移,并推导了有限元增量表达式。考虑温度和渗流的影响,给出了围岩不稳定体加固设计方法。将提出的计算方法应用于工程实例进行了分析,结果表明本文提出的方法是可行的。     

深部巷道块系围岩分析模型及稳定性探讨

深部岩体具有典型的不均匀、不连续的自应力块系等级构造结构。由于浅部巷道围岩应力场分析是基于连续介质力学理论,没有考虑岩体的块体特性,因而无法应用于深部巷道块系围岩的应力场分析。考虑到深部巷道块系围岩破坏类型主要表现为峰后岩块沿软弱接触面的剪切滑移破坏,通过建立深部巷道的平面应变块系围岩模型,得到了轴对称条件下岩块相互作用的解析解;分别假设岩块之间的接触满足刚塑性和Mohr-Coulomb屈服条件,推导得出上述两种屈服条件下的块系围岩模型和连续介质模型的围岩支护力的计算公式。对比分析表明:围岩块体构造特性对深部巷道施工和承载力设计计算有重要的影响;通过假设块体间剪应力与剪切滑移满足分段线性关系,得到了块系围岩径向位移,剪应力和剪切滑移量的解析表达式,引入无量纲化的深部巷道块系围岩稳定性参数λ,并得出当λ<1时块系围岩是稳定的,当λ>1时块系围岩是不稳定的。     

隧道围岩的复合结构特性及其荷载效应

 基于地层岩土体的结构性和工程扰动特点,建立复合隧道围岩结构模型,提出围岩结构稳定性及其荷载效应的计算方法,实现荷载结构模型与地层结构模型的耦合。隧道施工引起的应力释放伴随着应力的转移,通常是由围岩中的压力拱实现传递的,表现出围岩的渐进破坏特点,按其稳定性特点可将围岩分为浅层围岩和深层围岩;深层围岩破坏的不连续性和阶段性本质上是由其分组特性所致,而每一组围岩则呈现同步或几乎同步运动的特点,并且一组围岩的失稳随即在其外侧形成一组新的岩层结构,用以维持其外部围岩的稳定,表现为随时空转化的复合拱结构模式;每组深层围岩通常是由“结构层”和“荷载层”构成,其中分层厚度较大、强度和刚度相对较高的岩层作为结构层控制着整组围岩的稳定性,通常位于围岩组的内侧,而厚度较小、强度和刚度也较低的岩层则作为荷载层而作用在结构层上。揭示结构层的失稳机制并给出相应的判据;明确提出复合隧道围岩结构的荷载效应是由浅层围岩的给定荷载和深层围岩的形变荷载组成,给定荷载取决于浅层围岩范围和性质,而形变荷载组取决于对结构层控制位态和传力岩层的刚度条件。