基于遗传算法和FLAC 3D的隧道围岩参数反演研究

隧道围岩参数对于隧道工程的稳定性而言至关重要。传统参数确定方法耗时长、成本高,且难以反映围岩实际状况。研究提出一种基于遗传算法和FLAC 3D的隧道围岩参数反演方法,以提高参数反演的效率和准确性。遗传算法通过模拟自然选择和遗传机制,优化全局搜索过程,而FLAC 3D则利用其三维连续介质数值模拟功能,精确模拟岩土材料行为。通过西南某山区隧道工程案例分析,反演得到最优围岩力学参数,模拟结果与实测值的最大误差仅为1.98%,验证了方法的准确性。

基于3D Zernike矩的快速地形匹配算法

针对当前基于3D Zernike矩的地形匹配算法存在计算量大、实时性差的问题,通过分析3D Zernike矩的计算过程和构成地形特征向量的奇偶阶描述子的性能,提出了适用于地形匹配的3D Zernike矩快速计算方法和只使用奇数阶描述子构成特征向量的匹配方式.仿真实验表明:本文所提快速算法不仅能大幅降低计算量,还提高了匹配精度.

基于空间三维非均匀SISO阵列雷达的介质目标快速成像算法

近年来,随着高精度定位系统的迅猛发展,基于手持式毫米波雷达的阵列成像技术在无损检测和医疗成像等涉及介质内部结构成像的领域中引起了广泛关注.与常见的二维(Two-Dimensional,2D)平面单发单收(SingleInput-Single-Output,SISO)阵列不同的是,基于手持式毫米波雷达的阵列,其阵元通常非均匀分布于三维(Three-Dimensional,3D)空间中,导致现有的基于平面SISO阵列的对介质目标内部结构进行快速成像重构的算法无法适用.为此,本文提出了一种适用于空间3D非均匀SISO阵列雷达的半空间介质目标快速成像算法.该算法将空间3D非均匀SISO阵列的每一个阵元扩展为一个的虚拟阵列,然后将所有虚拟阵列的回波数据变换至波数域后进行相干累加,最后通过3D逆傅里叶变换(Inverse Fourie Transform,IFT)实现快速成像.数值仿真和实验测量表明,与同样适用于该场景的改进后向投影(Improved Backward Projection,IBP)算法相比,在本文给定的成像参数条件下,所提算法可以在保证成像质量的同时,将成像时间缩短94%以上.

基于AutoCAD的FLAC^(3D)地下工程快速建模方法研究

FLAC3D网格建模主要采用命令驱动模式。在模型工程地质条件较复杂的情况下,其建立三维网格模型的效率明显降低。针对采矿工程领域的数值模拟计算问题,研究了AutoCAD平面图形向FLAC3D模型转换的方法。利用AutoCAD建立了FLAC3D模型,并给出了详细的方法与步骤,实现了利用FLAC3D分析问题时方便、快捷地建立复杂地质模型。

FLAC^(3D)开采沉陷模型快速建立的方法与实践

通过采用VB可视化编程语言对FLAC^(3D)开采沉陷模型快速建立的方法进行研究,利用开采沉陷工程地质条件模型的自身特点,开发了可视化自动建模程序,并进行了实例验证,实现了利用FLAC^(3D)分析开采沉陷问题时,利用可视化人机交互界面,输入基本开采及地层参数即可自动建立开采沉陷模型并运算,令FLAC^(3D)的使用更加简化和快捷。

基坑支护结构三维模型快速生成方法在FLAC3D中的实现

在基坑工程的三维建模中,其庞大复杂的支护结构体系的建立需耗费大量的时间和精力,成为影响数值分析进度的关键因素。本文采用自创算法,基于FLAC3D编制了基坑支护结构快速生成程序,可根据不同的基坑支护类型,沿基坑边线快速准确生成基坑三维支护体系,大大加快了数值分析进度,提高了效率。

基于FLAC^(3D)和粒子群优化算法的初始地应力场反演

针对岩体初始地应力场反演分析需采用多次正向计算、效率较低、优化程序与正向数值计算程序需大量耦合等问题,利用FLAC3D内嵌的FISH语言将FLAC3D正向数值计算与粒子群优化算法相结合编写了程序,以山东文登抽水蓄能电站地下洞室的初始地应力场为例,分析了反演的整个过程。结果表明,该法简单易实现、收敛速度较快,精度较高,为岩体初始应力场的反演提供了一种新思路。

基于AutoCAD的拱形交叉巷道FLAC^(3D)快速建模研究

拱形交叉巷道FLAC3D模型网格建立时要利用FLAC3D中固有的柱形交叉隧道网格(cylint)单元,建立三维网格模型效率较低。针对采矿工程领域的数值模拟计算问题,研究了Auto-CAD平面图形向FLAC3D拱形交叉巷道模型转换的技术,利用AutoCAD建立了拱形交叉巷道FLAC3D模型,并给出了详细的方法与步骤,实现了利用FLAC3D分析拱形交叉巷道工程问题时方便、快捷地建立地质模型。

爆炸荷载作用下岩体振动特性的DE-FLAC^(3D)数值模拟方法

针对岩体爆炸数值模拟中爆炸荷载参数与岩体振动阻尼参数等计算参数难以确定的问题,将具有收敛速度快、易于实现和全局寻优能力强等优点的差分进化算法(differential evolution,DE)算法融入三维快速拉格朗日差分法(FLAC3D)岩土工程数值计算程序,提出了爆炸荷载作用下岩体振动特性的DE-FLAC3D数值模拟方法.该方法从爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数的随机值出发,以岩体质点振动速度随时间变化过程的数值计算值与现场实测值的误差作为适应度,利用DE算法规则实现爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数耦合模式的合理进化,进而实现计算参数的快速自适应辨识.龙滩水电站地下厂房爆炸开挖振动试验数值模拟研究结果表明,该方法是可行的,显著提高了岩体爆炸效应数值模拟结果的精度.

尾砂胶结充填体蠕变模型及在FLAC^(3D)二次开发中的实验研究

关于岩石蠕变特性的研究已有诸多成果,但对胶结充填体的蠕变特性还缺乏系统地研究。在室内充填体单轴蠕变试验的基础上,利用Hoek-Kelvin模型表征充填体的蠕变特性,运用粒子群优化算法,对选用的蠕变模型的参数进行辨识,并研究各蠕变参数对应力水平的敏感程度。研究结果表明,在不同分级应力水平加载下,弹性模量EH和黏滞系数η变化较小,而参数EK对应力水平变化较敏感。利用FLAC3D软件二次开发所建立的蠕变模型,用开发的模型进行分级加载蠕变的数值模拟,计算结果与试验数据吻合。

岩体初始地应力场的粒子群优化反演及在FLAC^(3D)中的实现

岩体初始地应力对于地下工程的稳定性和仿真计算都十分重要,了解工程区域中的岩体初始地应力大小和分布情况通常采用现场测量和反演计算相结合来实现。粒子群优化算法是一种很好的优化反演方法,具有算法简单、收敛较快、容易实现等特点;而FLAC3D适用于大多数工程力学问题,并得到了国内外广泛认可和应用,而且内嵌有FISH语言,容易进行二次开发。因此,在研究粒子群算法原理以及地应力反演方法的基础上,利用FISH语言研制了基于粒子群算法的岩体初始地应力反演程序,并对锦屏二级水电站岩体初始地应力进行反演研究。工程实例表明,在FLAC3D中运用粒子群算法对岩体地应力反演简单易行而且精度较高,反演结果可靠。

基于FLAC3D的万家口子高拱坝整体稳定安全度研究

采用三维快速拉格朗日法软件FLAC3D对万家口子高碾压混凝土拱坝坝基加固处理方案进行坝体-坝基变形、应力分析。采用超载法研究大坝及坝基的渐进破坏过程和可能的失稳模式。研究结果表明坝体-坝基变形、应力满足规范要求,系统整体安全度为4.0,基本满足设计要求。极限承载力由坝踵处的Ⅳ类岩体、左岸坝肩不整合面和节理群的强度共同控制。

FLAC^(3D)在岩石变形局部化数值模拟中的应用

采用FLAC3D,对试样的尺寸效应、二块体地震模型、五块体地震模型和厚壁圆筒模型进行了变形局部化数值模拟研究。 所获得的模拟结果是合理的,可以在一定程度上解释自然灾害中的变形局部化现象。

某水电站右岸软弱岩带对坝肩稳定影响的FLAC^(3D)分析

某水电站右岸软弱岩带发育,坝基岩体质量较差。采用FLAC3D分析表明,在大坝荷载或大坝+库水荷载作用下,右坝基(肩)变形总量及其与左坝肩变形差异均较小,右坝肩变形随时步衰减较快。结合坝基地质条件分析,右岸软弱岩带不会导致坝肩变形失稳。

基于FLAC^(3D)的软岩高边坡稳定性分析

以广西某高速公路软岩高边坡开挖为例,针对软岩高边坡工程地质、岩体结构特征、水文地质等,初步判断开挖过程中可能出现的破坏模式,并采用FLAC3D对开挖过程进行数值模拟,分析开挖过程中边坡的稳定性,提出适合软岩应变软化理论的岩土体力学参数,为安全开挖软岩高边坡提供理论依据。

基于FLAC3D数值模拟的基坑支护桩桩顶位移影响研究

FLAC3D是目前受到广泛认可的岩土工程相关的数值模拟分析软件,其在基坑工程中也有着出色的表现.本文通过FLAC3D软件对基坑支护进行数值模拟,并通过结果分析得出了影响支护桩桩顶位移的部分因素,为今后的工程应用和研究分析提供参考.

多轴3D打印技术研究进展

3D打印技术通过逐层堆积的方式成型,克服了零件制造的几何限制,受到了学术界和工业界的广泛关注。但这种定向构建方式会导致零件存在阶梯效应,强度不足且需要添加支撑结构等一系列问题。为了解决传统层式打印存在的问题,研究人员开发了多轴3D打印技术。多轴3D打印技术使用多自由度机器人对零件进行动态构建,克服了传统层式打印的限制,显示出了极高的零件制造灵活性。鉴于此,对多轴3D打印技术进行了回顾,首先分析了传统3D打印存在的一些问题,然后综述了多轴3D打印技术的研究进展,包括多轴3D打印技术在路径规划、零件力学性改善、去支撑化、消除阶梯效应以及大尺寸打印上的研究概况。最后探讨了多轴3D打印技术目前存在的问题和未来可能发展的方向。

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。

充填体的分数阶微积分蠕变本构模型及其在FLAC^(3D)中的开发应用

为了更加准确地评估分析充填采矿法中实际矿山充填体矿柱的稳定性,通过在广义开尔文体中引入分数阶黏性元件来模拟胶结充填体蠕变过程,根据试验数据对所得蠕变本构方程利用爬山算法和全局优化法相结合的方式进行参数辨识,并将得到的蠕变本构方程开发进岩土数值分析软件FLAC^(3D)中进行数值计算。计算结果表明,改进后的分数阶蠕变本构方程很好地拟合了试验数据,证明了改进模型及其计算程序的正确性。该成果对矿山矿柱充填及稳定分析具有实际指导意义。

3D网络试衣系统中快速建立人体模型的方法

目前通过软件建立3D人体模型存在建模方法复杂,还要求用户具有一定的软件操作水平,使得3D网络试衣系统在推广方面具有很大的局限性。本文针对这个问题,提出一种主要针对男性人体模型的采用蚁群算法基于人体特征点的建模方法,从而快速建立3D人体模型。通过C#编程语言实现核心算法程序,采用MAXScript脚本语言修改模型,并使用3ds Max软件构建模型,最后给出了效果图。