大型地下厂房洞室群围岩稳定分析

 锦屏一级水电站最大坝高305 m,为混凝土双曲拱坝,电站装机容量360×104 kW,总库容77.6×108 m3,调节库容49.1×108 m3,是目前已建、在建和设计中的世界最高拱坝,其设计难度处于世界最高水平。针对地下厂区围岩类别较低、结构面发育、高地应力场以及洞室群规模巨大等情况,应用损伤力学理论,对地下洞室群的稳定性进行三维非线性弹塑性损伤有限元模拟计算,以判定地下厂房洞室群布置、施工开挖顺序、围岩支护参数的合理性,并对数值模拟结果与地质力学模型试验结果进行对比分析。结果表明,数值模拟和模型试验结果基本吻合,地下厂房洞室群围岩的整体稳定状态良好。     

响应面法在隧道衬砌结构可靠度分析中的应用

  在进行结构可靠性分析中,荷载效应统计特征分析是一个比较复杂的问题,特别是在地下结构的可靠度分析中。采用有限元响应面方法计算隧道衬砌结构荷载效应的统计特征,并结合可靠度计算的分位值法进行结构可靠指标的计算。     

应用有限元响应面法分析地下结构可靠度

鉴于隧道与地下结构所具有的特殊性和重要性,对其开展可靠性研究是一项非常有意义的工作。在对地下结构等大型复杂非线性结构进行可靠性分析中,荷栽效应统计特征分析是一个比较复杂的问题。考虑围岩和衬砌的相互作用,采用弹塑性有限元响应面法分析隧道衬砌结构荷栽效应的统计特征,推导了变量相关条件下计算结构可靠指标的分位值法迭代计算公式,对隧道衬砌结构可靠度进行了分析。     

基于响应面与重要性抽样的岩土工程可靠度分析方法研究

 由于功能函数非线性强且难以显式表达,岩土工程可靠度分析以往多采用响应面方法解决,但其求解的可靠度指标为几何可靠度。阐明几何可靠度与一般可靠度的实质和两者之间的差异,指出对于功能函数非线性较强的岩土工程问题,采用几何可靠度指标存在较大误差,需进行改进。然后引入V空间重要抽样方法将基本变量随机空间通过Rosenblatt变换和线性正交变换转换至V空间,在响应面方法得到岩土工程的设计验算点及其附近的响应面的基础上,采用重要性抽样方法求解岩土工程可靠度。几个数值算例和工程实例的对比分析表明该方法可行、有效、精度较高,适用于非线性强的岩土工程可靠度求解。     

响应面法用于桁架体系可靠度分析

本文应用响应面法并考虑各种不确定因素对桁架体系的结构可靠度进行了研究。研究表明,响应面法是桁架体系结构可靠度分析的有效方法。     

响应面法计算结构可靠度的回顾

体系可靠度已经成为可靠度研究的重点,由于其功能函数大都为隐式功能函数,响应面法已成为计算可靠指标的主要方法,响应面法主要分为迭代序列响应面、混合响应面、神经网络响应面、模糊神经网络响应面,就最近几年响应面法的理论发展和工程运用作一总结。     

可靠度响应面有限元及其工程应用

可靠度响应面有限元是可靠度计算与响应面有限元的直接耦合,是采用有限元数值模拟来解决功能函数不能用解析式表示的结构可靠度问题的一类方法,对于大型复杂结构的可靠度分析有重要的意义。本文简述了响应面方法的研究发展,给出了可靠度响应面有限元的几类算法和可靠度计算的两种途径,并介绍了响应面有限元方法在实际工程中的应用情况。     

用遗传算法搜索验算点的复杂响应面函数可靠度分析方法

响应面方法是地下复杂结构稳定可靠性分析的有效方法之一。目前常用的响应面函数不能模拟复杂结构极限状态方程曲面的多峰性。采用包含随机变量交叉项的二次函数从曲面状态上可克服这一缺陷。因此，提出采用1带交叉项函数的响应面函数代替不带交叉项的响应面函数，同时对相应的试验设计程序进行改进以确定包含交叉项函数的具体解析表达式。由于该解析式的空间超曲面具有多峰性质，在试验程序中，引入遗传算法以搜索到全局的最优解，确定结构的可靠度指标和验算点。实例计算证明：该方法比采用不舍交叉项函数的响应面方法精度要高。     

响应面法在结构可靠度分析中的应用研究

响应面法可以应用于大型复杂结构隐式极限状态方程的可靠性分析,然而至今可靠度响应面法的计算精度仍是未完全得以解决的问题.本文分析了响应面法计算结构可靠度的实质,指出了已有可靠度响应面法研究中存在的认识误区,并揭示了可靠度响应面法计算误差的真正原因.在此基础上,提出了改进响应面法用以解决传统响应面法收敛失败和计算误差大的问...     

基于响应面法的大跨度悬索桥可靠度分析研究

为解决传统响应面法在分析大型复杂结构可靠度时可能遇到的不收敛或者误差较大的问题,通过对迭代步长取值的改进,提出了基于改进响应面的悬索桥结构可靠度分析方法。以某大跨度悬索桥为分析对象,分别采用改进响应面法和基于响应面的蒙特卡罗法分析了扁平钢箱梁的静力可靠度。计算结果表明,采用改进响应面法可以较准确地计算悬索桥在活荷载作用下的静力可靠指标,而基于响应面的蒙特卡罗法计算误差较大。另外,分析结果还表明,悬索桥的可靠指标计算应考虑几何非线性的影响。     

用响应面方法分析特殊地下岩体空间的可靠性

在地下岩体空间等复杂结构系统的可靠性分析中,得到极限状态方程的解析表达式往往是非常困难的。因而提出了采用响应面方法结合数值试验对其进行拟合,在此基础上求系统的可靠度,并将其应用干某地下尾矿库库体系统稳定的可靠性分析。     

基于可靠度方法的盐岩地下储气库腔体收缩风险分析

由于腔体收缩导致的储气库可用体积减少是盐岩地下储气库在运营阶段的常见风险类型之一,严重时会造成腔体围岩破损甚至坍塌破坏,引发重大事故灾害。针对盐岩地下储气库在运营过程中可能发生的腔体收缩事故,通过力学分析推导出无限、理想盐岩体中恒定内压下球形腔体在盐岩稳态蠕变阶段的体积收缩率公式,并结合腔体收缩风险的分级标准建立盐岩介质中球形腔体的体积收缩的极限状态方程;然后通过可靠度分析法计算各参数为正态随机分布时腔体收缩各级风险的发生概率,分析地应力与腔体内压差值与各级风险发生概率之间的变化规律;最后讨论若将围岩的弹性变形、初始蠕变变形以及加速蠕变变形考虑在内时对计算结果的影响,为我国盐岩储气库的运营管理提供理论参考。     

基于层次分析法的可拓学理论在地下洞室岩体质量评价中的应用

基于可拓工程方法,在物元模型理论的基础上建立了洞室岩体质量评价的物元模型,提出采用层次分析法计算物元模型中各评价指标的权系数的方法。通过实际洞室岩体质量等级的关联度计算,对水布垭水电站地下厂房的围岩岩体质量进行了评价,得出与现场实际相符合的结论。研究结果表明:层次分析法用于确定洞室岩体质量评价指标的权系数是可行的,并且洞室岩体质量的可拓学评价能够较好地反映洞室岩体的质量等级,具有较好的适用性。     

地下洞室支护结构安全性分析

运用现代支护结构原理,结合工程实例,通过ANSYS软件进行了开挖和支护的数值模拟,计算出了支护结构的内力,由其内力结果,得出衬砌强度安全系数,研究不同厚度的衬砌对其安全系数及其稳定性的影响,根据工程规范,确定衬砌的最小安全厚度。     

基于三维地质模型的地下洞室曲面块体分析

 利用水电工程中地质确定型数据和统计型数据,耦合随机结构面网络模拟技术和基于NURBS-BRep 混合数据结构的地质构造建模技术,对不同类别的地质对象进行相应的拟合和构建,建立岩体结构三维精细模型。在此基础上,提出曲面块体的概念和数学定义,综合考虑随机裂隙面和空间断层、洞室开挖面等确定性地质结构面来进行曲面块体识别与分析,并提出曲面块体的封闭性、完备性、唯一性三大识别定理。结合水电工程实例,以地下洞室区域为研究对象,依据曲面块体识别定理及其相关技术快速识别分析出区域内曲面块体,为进一步分析块体稳定和围岩加固提供有效的地质和几何信息。     

基于3DGIS和3DEC的地下洞室围岩稳定性研究

三维地理信息系统（3DGIS）在可视化和建模方面具有独特的优势，而三维离散元程序（3DEC）是基于离散单元方法在处理结构控制型的工程围岩破坏问题中最成熟的技术之一。借助于3DEC内嵌语言FISH，将两者的优势结合起来，为水利水电工程中的地下洞室围岩稳定问题的咨询提供了有力的工具。     

地下结构横断面地震反应分析的反应位移法研究

 为研究地下结构横断面地震反应分析中常用的反应位移法的实用性,结合子结构法和土–结构动力相互作用法等理论对反应位移法的基本原理进行验证。介绍目前工程应用及规范规程中反应位移法的具体应用形式,对不同计算模型、地基弹簧系数计算方法进行分析。为比较不同形式反应位移法的有效性,以大开地铁车站地震反应为例,将不同形式反应位移法和土–结构动力相互作用法进行对比分析。结果表明,经典反应位移法更接近土–结构动力相互作用法的计算结果,是一个实用性较高的拟静力计算方法。