围岩变形准则下考虑目标失稳概率的岩石隧道可靠度逆向计算

针对软弱质岩石环境下的隧道围岩变形机制,建立基于围岩变形失稳控制的极限状态方程。为了研究其相应的可靠度逆向问题即在已知目标失稳概率条件下,反求工程参数以确保满足预先规定的可靠度水平,引入逆向可靠度方法并归纳其具体的计算实施流程。采用该方法验证其在岩石隧道可靠度逆向分析过程中待求工程参数的计算精度和效率,分析待求工程参数在不同初值条件下对计算结果的影响。在此基础上,考虑不同水平的目标失稳概率,通过该方法开展基于围岩变形准则的岩石隧道稳定性设计。研究结果表明:逆向可靠度方法对于待求工程参数能以较高效率获得满意的计算结果,且其初值选取不会影响该方法求解的准确性,仅对其收敛速度有一定影响;利用逆向可靠度方法可方便调控待求工程参数值,为岩石隧道工程设计提供参考依据。

隧道可靠度BFOA逆向寻优方法及其工程应用

为了能够根据预期可靠度要求进行隧道支护参数逆向求解设计,基于软弱围岩失稳变形的极限状态方程与细菌觅食优化算法(BFOA)建立一种隧道可靠度逆向求解方法。实际应用过程中,首先采用概率图法验证围岩基本力学参数的分布特征;然后通过Monte Carlo抽样的方式,根据围岩变形极限状态方程建立隧道可靠度求解模型并以此作为优化算法的响应面函数;采用BFOA算法进行待求工程参数的寻优计算,实现能够满足预期结构可靠度的隧道支护阻力逆向求解。讨论所述方法搜索区间开度与迭代次数对计算精度与效率的影响,确定合理的寻优、抽样迭代次数阈值分别为1600、1×10^(5)次,并对围岩各物理参数的敏感性进行分析。结果表明,所述方法能够有效实现对隧道支护阻力的逆向求解,获得所需的工程设计指标。