基于位移反演的中老铁路泥砂岩互层隧道支护时机研究

为探究大断面泥砂岩互层隧道合理的支护时机,依托中老铁路会排山隧道,开展大断面泥砂岩互层隧道支护时机以及全位移反演研究。首先,通过三轴压缩试验对现场岩块的工程特性进行研究,并采用Hoek-Brown强度准则进行修正得到岩体力学参数;然后,对全位移进行推导求解,结合现场监测数据得到全位移与实测位移的关系式;最后,通过数值模拟得到拱顶沉降与塑性区半径的关系,找出特征点确定初期支护以及加强支护的时机,并根据实测位移与全位移的关系式得到基于现场监测数据的最佳支护时机。研究结果表明:1)泥砂岩互层围岩条件差,力学指标参数较单一围岩降低了1/2左右;2)实测位移为全位移的60%~70%,得到了实测位移与全位移的关系式;3)隧道需要随挖随支,当现场监测拱顶沉降达到170 mm且无收敛趋势时或现场监测变形速率异常时,应采取加强支护措施。

位移反演在辽宁省河道堤防边坡力学参数反演中的适用性分析

结合位移反演方法对辽宁省秀水河河道治理工程中河道堤防边坡力学参数进行反演计算,并结合原位观测试验方法对其反演参数进行精度评定。结果表明:反演力学参数和原位观测力学参数之间的误差均可满足GB 50286—98《河道堤防工程设计规范》要求,研究成果对于河道治理工程中堤防边坡力学参数沿程反演提供方法参考。

巷道围岩侧压力系数位移反演及应用

侧压力系数是与巷道围岩稳定息息相关的重要参数,其在一定范围内波动时围岩塑性区变化不大。当超过一定区间时,巷道围岩塑性区将对侧压力系数的敏感度提高,塑性区急剧扩展。侧压力系数并非一成不变,随着煤矿采动应力变化,侧压力系数也将发生变化。研究过程中,对常规侧压力系数计算方法进行评价,弹性介质模型忽略岩体的弹塑性;静水压力模型认为侧压力系数为1,与实际情况不符;散体介质模型和粘性介质模型定义侧压力系数的范围,没有给出侧压力系数的具体值,实际应用存在困难。为取得较为准确的侧压力系数,以非等压圆形巷道应力和位移分量表达式为基础,设计一种利用位移反演侧压力系数的方法,利用该方法可根据实时位移数据获得侧压力系数实时数据。以寸草塔煤矿实测数据反演得到侧压力系数,并根据实测数据进行理论计算和数值模拟。2种方法得到塑性区范围与现场观测高度吻合,从而验证侧压力系数反演方法的可行性和适用性。

基于神经网络和演化算法的土石坝位移反演分析

构造了基于综合应用人工神经网络和演化算法的位移反演分析方法。该法使用具有较强非线性映射能力的神经网络模型代替有限元计算,提高了计算效率。采用演化算法和Vogl快速算法,同时优化神经网络的结构和权值,增加其适应性并加快训练速度;使用多种群演化等策略,改善演化算法的全局收敛性和收敛速度。以三峡茅坪溪防护土石坝的变形反演分析为例,研究了神经网络演化代数以及训练样本数量对神经网络模拟能力的影响,证明了所建立的反演分析方法的有效性。

矿山覆岩力学参数的三维位移反演方法研究

力学参数的确定是岩土工程数值计算中的关键问题,三维反演方法所获得参数比二维方法准确,但存在计算工作量大,传统优化方法难以寻优等问题。为此,结合开采沉陷计算中力学参数反演的特点,应用神经网络技术实现了覆岩力学参数的三维位移反演。

加权位移反演法确定岩体结构面的力学参数

在直接法位移反分析的基础上，针对岩体结构面的变形特征提出了加权位移反演法，用现场实测位移来反演求取可能的控稳结构面的力学参数，并用灵敏度分析证实了该方法的正确性。最后利用加权位移反演法计算得出了某工程岩坡３条顺层缓倾角泥化夹层的ｃ，ｆ值，结果表明加权位移反演法具有较高的实用价值。

公伯峡混凝土面板堆石坝位移反演分析

采用基于综合应用人工神经网络和演化算法的位移反演分析方法,对在建的公伯峡面板堆石坝坝体沉降变形的现场观测结果进行了反演分析,并通过与坝料室内试验和现场载荷试验结果对比,讨论分析了4种主要坝料在现场条件下的变形特性.分析结果表明,公伯峡面板堆石坝坝料现场的填筑质量较好,主要坝料的变形模量均大于相应由试验室试验得到的模量值.3BII砂砾石料在现场碾压条件下可获得较高的变形模量值,是一种优良的筑坝材料.

乌鞘岭隧道F7断层的黏弹性位移反演分析

工程材料受力变形的性态常与时间有关,这类现象一般称为材料变形的黏性效应,材料发生随时间而增长的变形时,如果始终处于弹性受力状态,则称发生的变形为黏弹性变形。结合乌鞘岭隧道穿越F7断层段所取得的量测资料,将计算区域内的岩石视为均质各向同性体,初始地应力假设成均匀分布,采用三单元模型,对有限元黏弹性问题进行优化反演分析,得出围岩区域内的水平侧压力系数和所使用模型中的弹性模量和黏滞系数。反演分析表明,该隧道发生较大变形的主要原因是较大应力场的存在、围岩的软弱和较强的蠕变性。结论可为挤压性断层中隧道的支护设计、施工组织提供可靠的依据。

散体围岩力学参数位移反演优化

针对散体围岩非连续性、松散的特性以及难以获得可信度高的力学参数的问题,基于Hoek-Brown强度准则和位移反演理论,提出一种新的岩体力学参数确定方法。采用Hoek-Brown强度准则估算散体围岩强度参数(黏聚力c、内摩擦角φ和抗拉强度στ)和变形参数(弹性模量EH),将估算出的强度作为位移反演分析过程中的已知参数,基于数值计算方法,对变形参数(弹性模量反算值EB和泊松比μ)进行反演优化。将弹性模量估算值EH和弹性模量反算值EB对比分析,进而修正估算的输入参数,从而得到接近实际的岩体力学参数。研究结果表明:EH与EB相差仅为0.01 MPa,相对误差为1.75%,小于5.00%,即参数合理有效;将新方法确定的力学参数应用于数值模型进行反演正算,得到ZK34+232断面拱顶下沉值和水平收敛值的相对误差分别为1.3%和3.4%,符合检验标准,满足工程实践,说明新方法是可行的,可以用于隧道工程设计和施工。

一种三维优化位移反演分析法

论述了一种三维优化位移反演分析，运用复合形法编制了优化反演分析程序，可应用于地下工程施工过程中的反演分析工作，最后给出了具体的应用实例。

混凝土重力坝多参数弹性位移反演分析不唯一性理论探讨

反演分析是现场监测⁃反演分析⁃工程实践检验⁃正演分析及预测的闭环系统的重要环节,而参数反分析是工程实践中研究最多的反分析问题.针对混凝土重力坝多参数反演分析是否具有唯一性,基于均质地基上重力坝在水压力作用下的位移解析解建立目标函数,进而以目标函数和非空凸集构建一个凸规划问题,然后通过分析目标函数的Hesse矩阵是否是正定矩阵,验证目标函数是否是严格凸函数,从而辨识构建的凸规划问题是否具有唯一全局极小点.对坝体和岩基弹性参数的不同组合方案分析表明,当采用理论值与实测值的差值的l1范数作为目标函数时,目标函数的Hesse矩阵均不能保证为正定矩阵,即混凝土重力坝多参数弹性位移反演分析凸规划问题不具有唯一全局极小点,反演分析不唯一.

三峡茅坪溪沥青混凝土心墙堆石坝位移反演分析与安全预测

本文研究了基于综合应用人工神经网络和演化算法的位移反演分析方法,并将此方法应用于三峡茅坪溪沥青混凝土心墙堆石坝的变形反演分析中。以茅坪溪一期工程原型观测成果为依据,反演出能够正确反映坝体变形特性的邓肯-张EB模型参数,从而预测了施工期末和蓄水期末该坝的变形特性,并基于总应力法研究了心墙水力劈裂破坏发生的可能性,为茅坪溪堆石坝运行期的安全生产提供依据。研究结果表明,茅坪溪心墙堆石坝不会发生水力劈裂破坏,该坝蓄水后虽然水压上升,但心墙仍是安全的。

基于MSC.Marc的可变容差法的位移反演

对基于MSC.Marc的可变容差法位移反演进行了探讨,通过对MSC.Marc进行二次开发,编制了基于MSC.Marc的可变容差法弹塑性参数反演程序,并通过两个算例说明可变容差法的局部搜索能力强,反演精度高;另外,在MSC.Marc软件高效的内核求解器的辅助下,加快了反演分析的进行。

三维优化位移反演分析法及其在地下工程中的应用

本文简介了位移反演分析一般方法，并论述了一种三维优化位移反演分析法，运用复合形法，编制了相应的优化反演分析程序，将其应用于地下工程，可对地下工程围岩介质的物理力学参数进行识别，最后给出了具体的应用实例。

基于Hoek-Brown准则的位移反演分析GSI与岩体波速关系

地质强度指标GSI的选取有地域性,GSI的准确性会直接影响Hoek-Brown强度准则的应用效果。基于Hoek-Brown准则对青岛地铁3号线永平路站—青岛火车北站区间内的地质强度指标GSI、扰动系数D和泊松比进行反演研究,并利用均匀设计表对反演参数进行范围划分和试验点选取,有效降低了试验次数,同时保证了较好的试验效果。借助FLAC3D软件计算出10个断面的GSI值,并研究了GSI与岩体波速Vp的关系,通过线性拟合得到GSI-Vp关系式,并用于预测青岛地铁3号线重永区间的GSI值。结果表明:GSI-Vp关系式所预测的GSI值用于重永区间数值模拟计算,所得位移值与该区间监测值的相对误差较小,具有较好的一致性,进而验证了关系式的合理性。研究成果为工程上准确获得GSI提供了新方法。

基于MEC-BP神经网络的基坑水平位移反演分析

随着城市地铁建设快速发展,地铁车站基坑的变形要求越来越严格,基坑土层设计参数的选择面临着极大挑战。利用思维进化算法(MEC)优化BP神经网络的初始权值和阈值,结合有限元数值模拟,提出基于基坑水平位移的土层参数反演分析方法。采用文献算例对该方法进行验证,并与不同反演方法进行对比。研究结果表明:1)MEC-BP神经网络对多工况水平位移的反演分析结果与文献结果基本一致,验证了该方法的有效性和实用性;2)MEC-BP神经网络的收敛速度快于遗传神经网络(GA-BP),其反演结果优于常规BP神经网络、GA-BP方法和修正高斯-牛顿法(G-N);3)采用标量误差函数F_(err)进行寻优,可以提高MEC-BP法水平位移反演分析结果的稳定性和准确性。

岩体力学参数确定的GA-FLAC^(3D)位移反演方法

在矿产资源开采、采矿设计及施工、地下结构物稳定性预测等岩土工程领域中,初步的也是重要的研究课题之一是确定岩体力学参数。经过综合分析多种岩体力学性质反演法,提出了一种智能位移反演方法。首先,在工程经验和GSI体系的基础上选定待反演的岩体力学参数的数值范围,通过巷道现场位移量测获得拱顶下沉和水平收敛位移。然后,运用遗传算法(GA)与FLAC3D数值模拟软件相结合,进行位移反演,确定比较正确的岩体力学参数。根据上述方法采用VC++高级程序语言开发了将遗传算法与FLAC3D软件相结合的位移反演系统,以某铅锌矿体和上下盘岩体为例,进行了矿岩体力学参数反演。进行与其他反演法的对比分析,证明了该方法的正确性和实用性。

位移反演法在中小河流堤防边坡滑动系数计算中的应用

为提高中小河流河道堤防边坡设计的稳定性,文章采用位移反演法对堤防边坡滑动安全系数进行反推,并结合原位观测数据对比分析计算精度。结果表明:位移反演法下堤防边坡滑动安全系数反演误差均低于10%,满足水利工程设计规范误差允许要求。结合位移反演法可实现中小河流堤防边波滑动安全系数沿程分布计算,解决传统算法只能计算区段边坡滑动系数的局限。

粘弹性静位移荷载反演

基于优化理论和有限元方程，导出静位移参数反演的通式，给出荷载反演的迭代格式，给出数例。结果表明，该方法的反演效果较好，当信息误差较大时，它对反演结果的影响不容忽视。

基于位移反演分析的小煤柱损伤渗透特性研究

某矿8204工作面回风巷采用小煤柱护巷布置方式,为分析小煤柱破坏损伤程度及煤层透气性,基于ABAQUS数值模拟,从研究开采扰动引起的裂隙带空间结构、覆岩应力场分布特征出发,分析掘巷期间、回采期间小煤柱应力状态、损伤应变及透气性的时空分布规律。模拟结果表明,掘进工作面附近的煤柱透气性系数急剧增长,随着向前或向后远离掘进工作面,透气性系数迅速衰减;工作面后方煤柱破坏严重,与掘进时期相比,煤柱透气性系数大大增加,局部增加2个数量级以上。