增量位移反分析在水电地下洞室工程中的应用

反分析是确定计算模型参数的有效方法。通常多采用量测所得全量位移进行反演计算。但地下工程中许多量测数据为增量位移,且实际施工过程可以通过建立分步开挖的有限元模型来模拟。据此,结合某水电站地下洞室工程中地下厂房的开挖,建立了模拟动态施工的有限元模型,利用某一开挖步施工前后量测值之差,采用增量位移优化反分析方法对洞室附近初始地应力场及围岩弹性模量进行了反演。计算所得增量位移与实测值符合较好,表明了这种方法的可行性。同时,根据分析结果对该方法进行了评价。

暗挖大跨地铁车站增量位移反分析研究

文章采用均匀设计法对围岩密度、弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角5个因素的16个水平进行了数值仿真试验设计,并借助有限差分法对暗挖大跨地铁车站施工进行了三维计算,获得了不同试验设计条件下不同工序的地表沉降位移值。以计算结果中临时支撑拆除引起的11个观察点的增量位移作为BP神经网络的输入集,以相应工况的岩土体参数作为BP神经网络的输出集,完成了BP神经网络的训练和学习工作;然后将现场实测到的临时支撑拆除导致的位移作为BP神经网络的输入参数,反演出了相应的岩土体参数;最后将该套反演参数代入FLAC3D进行三维仿真计算,得到了岩土体的位移结果,并采用现场实测的7个测点的地表沉降增量对该套参数的合理性进行验证。结果表明,以临时支撑拆除这一工序引起的地表沉降增量为考察指标,采用均匀设计法和BP神经网络可以快速有效地获得暗挖大跨地铁车站围岩的等效物理力学参数,指导暗挖大跨地铁车站的设计与施工,保证工程施工和周边环境安全。

地下厂房洞室群岩体参数的增量位移反分析

考虑大岗山水电站地下厂房洞室群围岩参数获取的复杂性和不确定性,提出针对大型地下洞室群分层开挖的岩体参数增量位移反演分析法,采用粘弹性(H-K)本构模型,基于地下厂房分层开挖实测位移,通过合理选择待反演参数,以每层开挖引起的增量位移计算值与实测值残差平方和为目标函数,利用遗传模拟退火算法优化目标函数,实现各向同性粘弹性参数的增量位移反分析。对反演得到的等效岩体参数进行正演分析,再对后续厂房开挖引起的围岩增量位移进行预测,可进一步判断围岩稳定性。

基于围岩松动圈的地下工程参数场位移反分析

受爆破松动影响,地下洞室开挖后围岩强度会有所降低,根据松动损伤程度将其视为一个连续的三维"参数场"。由围岩松动圈的形成机制,分析地下洞室开挖后松动圈的计算方法,提出考虑松动圈的围岩参数场增量位移反分析法。针对岩土工程反分析计算量巨大的实际问题,对反演计算过程进行了基于MPI的主从式并行框架改进,运用计算机集群网络进行并行计算,减少了迭代计算次数和计算耗时,极大地提高了计算效率。通过对溪洛渡水电站右岸地下厂房的参数反演,得到了较好的反演效果,验证了此法的可行性和合理性。依据反演得到的参数场对现有支护设计及洞室围岩稳定状态进行评价,并对后续开挖进行预测,为工程设计施工提出合理建议,为地下工程参数反演提供了一种新方法和新思路。