岩体流变参数反演的加速遗传算法

从系统辨识的角度，基于浮点编码的加速遗传算法，提出岩体流变系统参数的进化反演模型，并通过算例进行验证。计算结果表明，本文方法可以在仅给出各参数取值范围的条件下，有效地求得岩体流变系统参数，且克服了传统优化搜索算法在待反演参数数目较多时，寻优过程极易 陷入局部最优值，甚至搜索不收敛等缺陷。     

基于细菌觅食优化算法的岩体压缩流变参数反演

为探索细菌觅食优化算法(BFO算法)在岩土工程中的应用,以拟建的几江长江大桥北岸隧道锚方案岩土专项实验研究为背景,基于刚性承压板流变实验获得的基础数据,针对如何进行流变模型参数反演问题,利用BFO算法优化反演目标函数,获得了反演参数值,并将反演后的表面位移曲线与实测表面位移曲线进行了对比,结果两曲线基本吻合,表明利用广义开尔文模型和BFO算法反演出的模型参数能较好地反映岩体的压缩流变特性。该法用于岩体压缩流变参数的反演是有效的,其计算速度快,效率、精度高,也充分体现出该法用于岩体压缩流变参数反演的优越性和可行性,同时也为岩体流变参数的反演提供了一种有效途径和方法。     

堆石体流变本构模型参数的智能反演

提出基于演化神经网络和序列二次规划算法的智能反演方法，通过实测变形资料对堆石坝流变本构模型参数进行反演分析，算例计算表明，该方法高效且具有全局收敛性。采用该方法对某堆石坝9参数流变模型参数进行反演分析，计算结果表明，利用反演的模型流变参数所计算的坝体流变变形与实测资料在发展规律及数值上均比较吻合。最后采用反演后的参数对该堆石坝后期变形进行了考虑流变效应的流变计算，预测出该堆石坝的后期变形量，预测结果合理可信。     

岩体参数的进化反演

传统岩体参数反演研究，一般均是在本构模型确定的情况下，进行物性参数的反演。为了对岩体的本构模型参数及物性参数进行全面反演分析，本文从系统辨识角度出发，采用基于实数编码的遗传算法进行研究，提出了一种对本构模型参数及物性参数进行全面反演分析的方法，并通过一个工程实例对其进行了验证。计算结果表明，本文方法可以在仅给出各参数取值范围的条件下，有效地求得岩体本构模型参数及物性参数，且所得诸参数同实际情况相当吻合。     

软岩三维粘弹塑性参数辨识研究

以某水电站地下厂房区软岩部位试验洞监测资料为基础,运用基于均匀设计一遗传算法一神经网络的人工智能反演分析方法,在考虑了仪器埋设滞后的位移损失的情况下,对岩体在宏观结构条件下的流变参数进行三维粘弹塑性位移反分析,得到了岩体的流变参数并进行了位移预测.与监测成果进行了对比分析.结果表明:预测围岩流变位移、速率与监测结果比较接近,规律性较好,说明辨识效果较好.     

基于BP神经网络的堆石坝参数二次反演与变形预测

在预测堆石坝长期变形时,常常需对堆石体流变参数进行反演。若同时对堆石体的瞬时变形力学参数和流变参数进行反演,则反演参数多,网络结构复杂,所需的训练样本数量大,反演效率低。根据堆石坝的监测资料,将堆石坝的沉降分解为瞬时沉降和流变引起的沉降,运用BP神经网络方法逐次增加训练样本,循环训练网络,将瞬时力学参数与流变参数分开来进行二次反演,训练样本少,反演效率高,输出结果用于预测能与监测资料较好吻合,可为类似工程提供参考和借鉴。     

高心墙堆石坝瞬变-流变参数解耦反分析方法及变形预测

高心墙堆石坝材料分区较多,且静力模型和流变模型参数均不相同。为了避免二者同时反演时巨大的计算量,并进一步提高反演参数的准确性,更好地分析堆石坝应力变形、进行变形预测,考虑堆石体瞬变和流变参数的解耦关系,对瞬变和流变参数进行解耦反演分析。以瀑布沟心墙堆石坝为例,在参数敏感性分析的基础上,利用堆石坝施工期、第一次满蓄水期、第二次满蓄水期的变形监测资料,以敏感性较强的参数为待反演参数,采用基于基因片段差异度的遗传算法和径向基函数神经网络(RBF)构建反演平台,对瞬变-流变模型参数进行了解耦反演分析。反演结果表明,计算值与实测值在数值和变化规律上总体符合较好,反演结果较为合理可靠。     

公伯峡面板堆石坝堆石流变特性反演分析

为了分析堆石流变特性及其对公伯峡混凝土面板应力变形的影响,利用原位观测资料对公伯峡面板堆石坝的变形性态进行分析,采用Merchant黏弹性流变模型,反演计算得到相应的流变参数,并用反演得到的流变参数对大坝受力变形进行计算分析。结果表明:堆石的流变作用较明显,流变期间沉降计算值与实测值的变化规律较吻合,堆石流变对面板应力变形、垂直缝和周边缝变形有较大影响;所采用的流变模型和反演得到的流变参数较合理,能够预测面板坝轴向应力和裂缝的发展趋势。     

基于RBF的隧洞岩体蠕变参数反演方法

岩体蠕变参数是软岩洞室设计和施工中的重要力学参数，为解决蠕变参数难以获取的研究现状，建立基于RBF神经网络的隧洞岩体蠕变参数智能反演方法。在综合分析工程资料的基础上，采用符合该工程岩体变形规律的蠕变本构模型，建立反映隧洞开挖支护工序和长期蠕变特征的仿真计算模型，以测点沉降值为指标，采用敏感性分析方法，确定待反演参数。通过正交设计和仿真计算构造训练样本，对RBF神经网络进行训练，建立蠕变参数和位移值之间的非线性关系。输入实测位移值，得到相应的岩体蠕变参数。将该方法应用于滇中引水工程的隧洞蠕变参数反演中，利用所得参数进行数值计算，计算结果与实测位移值误差较小，表明该方法合理、实用，且具有良好的精度，可为获取软岩隧洞蠕变参数提供简捷高效的方法。     

长江科学院成功研发现场岩体流变试验系统

长江科学院岩土力学与工程重点实验室与长春市朝阳试验仪器有限公司合作，研发现场岩体流变试验系统近期获得成功。该试验系统实现压力自动稳压，变形和压力实时自动采集，彻底改变传统现场岩体流变试验劳动密集型的局面，同时将大幅提高试验成果的可靠性。2008年2月26日首批2套系统已应用于金沙江自鹤滩水电站柱状节理玄武岩岩体流变特性研究项目，受到设计单位的好评。     

某水电站坝基岩体结构面直剪试验研究

c、φ值是衡量岩体结构抗剪强度的主要参数,一般通过岩体结构面直剪试验获取。岩体结构面直剪试验分为多点法和单点法,工程设计中通常采用多点法,而忽视单点法的重要作用。为了对两种试验方法进行比较,结合具体的试验项目, 运用携带式剪切仪,分别采用上述两种试验方法,对某水电站坝基岩体结构面的抗剪强度参数进行了试验测试。试验结果表明两种方法各有所长,并指出只有二者相结合才能客观反映岩体结构面的抗剪强度,从而提高工程设计的科学性、准确性和可靠性。     

西藏如美水电站裂隙岩体力学参数模拟反分析

针对现行裂隙岩体宏观力学参数选择与确定方法的研究进展和存在的局限性,结合室内岩石力学试验所得完整岩体和裂隙结构面的力学参数,采用裂隙岩体数值模拟等效计算方法,对西藏澜沧江如美水电站坝址区裂隙岩体进行了数值模拟计算,分析了裂隙岩体参数等效的影响因子,提出了一种裂隙岩体宏观力学参数三维模拟分析的新方法。     

黏塑流变本构模型力学参数敏感性分析

在岩体流变数值模拟中,岩体本构模型力学参数成为计算结果准确性的一个关键因素。在前期研究的基础上,开展了黏塑流变本构模型的力学参数敏感性分析。以3个围压下整体参数辨识结果作为基准值,将此基准值中的每一个参数分别增加20％,40%和减少20％,40％,其他参数保持不变,先推导流变本构计算应变值,然后求得计算应变值与试验应变值的差值,根据该差值求得总误差相对变化量,以此总误差相对变化量来衡量因参数变动而使得计算应变值偏离试验应变值的趋势和程度。在参与敏感性分析的6个参数中,E的敏感性最高,m,β 2个参数分区段具有较高敏感性,γ,n 2个参数次之,参数g敏感性最差。通过6个参数敏感性分析,明确了该本构模型中力学参数对计算结果准确性的重要程度,从而为参数取值提供了参考。     

小浪底水库风雨沟西侧边坡岩体节理抗剪强度研究

根据简易纵剖面仪野外现场绘制的大量节理表面轮廓曲线的修正直边法测量结果,综合评价边坡岩体3个结构区12组节理沿走向方向和沿倾向方向的粗糙度系数,并在此基础上,运用JRC—JCS模型估算了各组节理沿走向和倾向的抗剪强度参数。通过对比统计估算和试验结果,确定节理抗剪强度取值标准,作为边坡岩体稳定性研究的计算力学参数。     

软硬互层岩体流变特性的数值模拟

通过对单轴、三轴软硬互层岩体在不同应力水平和 加载路径下的蠕变试验结果分析,研究了应力状态及加载方式对软硬互层岩体时间相关性特征的影响,利用软件FLAC^3D对所建立的计算模型进行了三维粘弹塑性数值模拟。结果表明：对于所研究的软硬相间复合岩体,在施加荷载相同的情况下,软岩层数、软岩埋深以及倾斜角度,对岩体蠕变变形和塑性区均有不同程度的影响。     

基于数值模拟的未扰动岩体变形参数反演方法

受开挖卸荷影响,硐壁表层岩体与深部未扰动岩体的变形特性会有所差异。现有规程在处理变形试验数据时,没有考虑这一差异,将承压板下的岩体看作均质体,得到的是均质体的综合变形参数。在此基础上作了改进,将承压板下的岩体看作双层介质,上部为松动圈,下部为未扰动岩体,基于数值分析和优化设计理论发展了一套分层模量反演方法。将分层反演方法用于研究某水电站坝址区未扰动岩体变形参数,结果表明：分层反演所得岩体变形参数更能反映实际岩体的真实情况,能够有效弥补常规分析方法的不足。     

百色水电站地下厂房岩锚梁爆破参数优化研究

地下厂房岩锚梁开挖难度大、质量要求高,该部位成型质量的好坏将直接影响今后厂房内吊车的运行安全.通常凭借个人经验、工程类比或者在相似地段进行爆破试验,来决定爆破开挖参数.这样不仅费工费时,有时爆破效果也不理想.选择有代表性的实际光面爆破设计参数为样本,确定炸药类型、岩体裂隙发育程度、孔径、孔深、线装药密度、最小抵抗线、间距为主要因素,利用神经网络强大的非线性映射能力,建立岩锚梁爆破参数优化模型,进行优化设计.在相似地段进行保护层和岩台修面爆破试验,得出现场试验爆破参数,结果表明优化设计值与现场试验值吻合较好.声波检测表明,爆破质量良好,爆破松动圈范围最小.     

TBM净掘进速度预测模型发展现状及参数分析

TBM净掘进速度预测模型能为隧道施工方法选择、施工进度安排和成本估算提供科学依据。本文对国内外32个典型模型开展参数定性和定量分析。根据各模型建模原理可将参数输入过程划分为按逻辑和组合关系输入、作为修正参数输入、直接输入参数三种类型。评价TBM掘进速度的岩体参数以单轴抗压强度、岩石质量指标、隧道与结构面夹角和岩石脆性指数居多,机械参数主要是单刀推力和刀盘转速。通过调整岩体工程特性关键参数影响区间以及引入机械参数,可将钻爆法岩体分类(RMR、RSR、Q_(system))应用到TBM净掘进速度预测。模型参数选取需要权衡简易性和准确性,参数太少虽然简易但影响预测精度,参数过多会导致实际操作繁琐而不利于工程广泛应用。参数选取合理、组合恰当以及权重分配符合实际是净预测模型准确可靠的关键,随着对掘进过程和破岩机理的深入理解,开展与岩-机作用相关的新评价参数研究将是未来发展趋势。     

基于三维激光扫描技术的岩体抗剪强度参数获取

为了解决在高陡地形条件下难以获取岩体抗剪强度参数的问题,应用三维激光扫描技术得到斜坡岩体结构面几何参数(倾向、倾角、间距、迹长),并结合结构面网络模拟技术生成结构面网络图,使用投影法计算不同剪切方向的连通率,最后计算岩体抗剪强度参数。研究表明:斜坡临界连通率往往在接近优势结构面倾角的剪切方向附近出现;该方法的计算结果与规范法和RMR法的结果均较为吻合,并具有较强的可操作性和实用性。