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地下洞室施工期围岩力学参数反演与力学响应超前预测自动化系统开发
引用本文:徐磊,张太俊.地下洞室施工期围岩力学参数反演与力学响应超前预测自动化系统开发[J].四川大学学报(工程科学版),2013,45(6):51-57.
作者姓名:徐磊  张太俊
作者单位:河海大学,河海大学水利水电学院
基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(51109067)、国家自然科学基金重点项目(11132003)、国家自然科学基金面上项目(51079045)和中国水利水电建设股份有限公司重大科技专项“特大地下洞室群施工安全环保关键技术研究与应用”资助
摘    要:基于施工期实测资料对具有“未确知性”的围岩力学参数进行反演,并在此基础上采用反演所得参数对后续施工阶段的围岩力学状态与支护结构工作性态进行超前预测,进而依据预测成果对预先确定的设计与施工方案进行反馈设计是地下洞室信息化设计与施工中的关键技术环节。其中,参数反演的快速化,以及数值建模、参数反演与超前预测的自动化在很大程度上制约着上述技术的实际应用。鉴于此,首次提出将寻优效率更高的异步粒子群优化算法(APSO算法)应用于围岩力学参数反演;在此基础上,构建了地下洞室施工期围岩力学参数优化反演模型;进而,提出文件分块与信息分组及顺序编码技术,并据此实现了有限元正演分析数据文件的参数化自动生成与更新;在上述基础上,给出了地下洞室施工期围岩力学参数反演与超前预测的实现流程,并完成了一整套系统程序的编制,开发了数值建模、参数反演与超前预测的自动化系统。算例分析表明,所开发的系统可实现地下洞室施工期围岩力学参数反演与超前预测的自动化,并可在一定程上解决数值分析模型日益精细化需求与反演效率不高之间的矛盾,可直接服务于现阶段我国大规模建设的各类岩体地下洞室工程。

关 键 词:地下洞室  力学参数反演  超前预测  异步粒子群优化算法  ABAQUS
收稿时间:2013/6/28 0:00:00
修稿时间:2013/9/10 0:00:00

Development of Automatic System for Inversion of Mechanical Parameters and Advanced Prediction of Mechanical Response of Surrounding Rock of Underground Cavern in the Period of Construction
Xu Lei and Zhang Taijun.Development of Automatic System for Inversion of Mechanical Parameters and Advanced Prediction of Mechanical Response of Surrounding Rock of Underground Cavern in the Period of Construction[J].Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition),2013,45(6):51-57.
Authors:Xu Lei and Zhang Taijun
Affiliation:Hohai University,
Abstract:In order to treat the problem of low efficiency of the inversion of mechanical parameters of surrounding rock, an asynchronous particle swarm optimization method with high efficiency was proposed to the parameters inversion of surrounding rock, and a mathematical inversion model was established. Based on the file partition, information grouping and sequence encoding, the parametric auto-generation and update of FEM calculation file were realized. Then the realization process of inversion of mechanical parameters and advanced prediction of mechanical response of surrounding rock was given, and automatic system was developed. The example results showed that the proposed method and the developed system are feasible and practical.
Keywords:underground cavern  inversion of mechanical parameters  advanced prediction  asynchronous particle swarm optimization method  ABAQUS
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