基于位移和松弛深度的岩体参数概率反分析方法

鉴于目前工程中含多目标变量多参数输出的概率反分析方法匮乏,在改进多输出支持向量机算法(MSVM)的基础上,建立基于贝叶斯理论(Bayes)的概率反分析方法(B-MSVM方法)。该方法通过改进支持向量机算法形成多个岩体参数与多目标变量之间的映射关系,以分步开挖引起的典型测点的松弛深度和表层变形监测信息为输入,以边坡岩体多个力学参数为待反分析输出,通过选择合适的核函数在改进的支持向量机算法中运算,获得多次开挖条件下待反分析参数的取值及其不确定性动态表征。应用该方法对白鹤滩水电站坝基边坡的力学参数进行反分析,得到10个非相关参数的取值及其不确定性分布,用反分析的参数值计算相应开挖步下边坡典型测点的位移和松弛深度,并与实测值进行对比,结果表明该方法的正确性,并初步讨论本方法在相关参数反分析计算中的应用思路。研究成果为岩土工程参数概率反分析方法的建立提供了思路,具有重要的理论意义和工程实用价值。     

基于进化高斯过程回归算法的隧道工程弹塑性模型参数反演

学习机器性能是决定智能位移反分析效果的关键,针对现有智能反分析存在的问题,将高斯过程回归（Gaussian Process Regression,简称GPR）引入隧道工程计算模型参数的反演,并采用单一各向同性核函数之和作为GPR的组合核函数以提高其泛化性能。为克服传统共轭梯度法优化求取最优GPR超参数的缺陷,改用十进制遗传算法替代共轭梯度法在训练过程中搜索GPR最优超参数,并编制了相应的计算程序。结合北口隧道施工监测进行了算法程序的应用,并与进化–单一核函数高斯过程回归算法和进化支持向量回归（SVR）算法的应用结果作了对比,结果表明本文提出的进化高斯过程算法显著提高了反演精度,可以应用于岩土工程计算模型参数的反演辨识,并为类似工程提供了借鉴。     

LS-SVM变形预测在雪峰山1号隧道的运用

以沪昆高铁雪峰山1号隧道出口段为例,借助最小二乘支持向量机的反分析技术,探索该方法在大断面隧道位移反分析预测中的应用。首先雪峰山隧道的勘察设计相关资料和相关规范,通过正交设计方法获得多组参数组合,用来做数值模型的参数输入。再通过有限差分方法进行数值分析获得各组参数对应的位移信息,从中提取支持向量机的训练样本和测试样本,获得支持本隧道的向量机模型。最后以实际的拱顶监测位移值带入模型获得反演计算的围岩相关参数,并且通过数值模拟进行验证,取得了很好的效果,获得了与实际近似的数值模型,进而通过最小二乘支持向量机进行隧道拱顶变形预测分析,指导施工。     

基于支持向量机和模拟退火算法的位移反分析

提出了一种基于支持向量机和模拟退火算法的位移反分析方法,一方面用支持向量机代替有限元计算提高计算分析速度,另一方面用模拟退火算法代替传统的优化算法,避免优化过程中目标函数陷入局部极小值而无法继续寻优的状态,从而提高反演的效率精度。应用该方法对边坡的岩体力学参数进行反演,反演结果验证了模型的可行性。     

索风营水电站地下洞室岩体力学参数的位移反分析

利用支持向量机和模拟退火算法对索风营地下洞室岩体的力学参数进行位移反分析,一方面支持向量机代替有限元计算提高了计算分析速度,另一方面用模拟退火算法代替传统的优化算法,避免优化过程中目标函数陷入局部极小值而无法继续寻优的状态,提高了反演的效率精度。利用反演得到的岩体力学参数进行有限元正分析所得位移与现场实测结果更加接近。     

位移反分析的进化支持向量机研究

将支持向量机与遗传算法相结合，提出了一种用于位移反分析的进化支持向量机方法。这种方法基于试验设计和有限元计算获得学习样本和检验样本，用遗传算法搜索最优的支持向量机参数，用获得的最优模型进行学习，从而获得岩体的力学参数与位移之间的非线性映射关系，再用遗传算法从全局空间上搜索，进行岩体力学参数的识别。给出的两个算例结果是令人满意的。     

稳态温度场面向对象的有限元分析程序设计

根据热传导的偏微分方程由变分原理导出稳态温度场的基本方程和边界条件,通过有限元法可以得到通用有限元计算方程.因此,采用八节点六面体等参数单元给出稳态温度场问题的单元刚度矩阵和边界热流向量的计算公式,并用VC 编程语言采用面向对象的技术编写了相应的计算程序.通过与ANSYS分析结果进行对比,有效地论证了该程序的可行性.     

《岩石力学与工程学报》2005年第2期被EI收录论文（26篇）

No.论文题目作者名页码1对3种著名边坡稳定性计算方法的改进朱大勇李焯芬黄茂松等183–1942双连拱公路隧道裂缝成因及防治措施王建秀朱合华唐益群等195–2023岩石力学参数反分析的变分伴随方法研究徐卫亚刘世君203–2064基于模式搜索的岩石流变模型参数识别陈炳瑞冯夏庭丁秀丽等207–2115围岩变形的时效特征与预测的研究杨林德颜建平王悦照等212–2166压应力状态下断续节理岩体全过程应力–应变关系及其变形局部化分析周小平张永兴朱可善217–2217隧道的两种减震措施研究高峰石玉成严松宏等222–2298压力洞室围岩的高压透水率测试技术与应…     

改进变尺度法在地下工程位移反分析中的应用

介绍了地下工程位移反分析的原理之后,对常规的变尺度法进行改进,利用基于Broyden族的最优自调节变尺度法对尺度矩阵进行修正,使用向前差商来逼近梯度,采用Wolfe准则进行不精确线性搜索来确定最优步长,从而得到带一维不精确搜索的最优自调节差商变尺度法,提高了反分析的数值稳定性、收敛性和可靠性;同时提出了反演结果的检验方法和局部最优解的改善方法.最后并将其应用于某地下厂房的参数反演分析.实例表明,该方法具有收敛速度快,数值稳定性好的特点.     

堆石料流变参数综合辨识法

系统讨论了几种参数选择方法的适用性和特点，说明计算参数选择方法应根据物理对象的具体情况选定。堆石料流变参数应以变观实测资料的反分析为基础，并深人研究、辨识各种流变影响因素，将感性认识与理性分析、定量计算与定性研究结合起来进行确定，即要强调计算分析的重要性，又强调影响因素分析和经验判断的必要性，从而提出确定流变参数的综合辨识方法。由此确定的流变参数是合理可靠的。     

路堑边坡位移与失稳反分析应用与问题

反分析方法为岩体力学参数的获取提供了较为有效的途径,本文对岩体参数的反分析方法进行了一些研究,从动态设计和信息施工的角度出发,以现场量测信息为基础,建立了有限元位移反分析的方法,并把反分析与正分析结合来进行预测预报。本构模型是岩体参数反分析的一个重要方面,合适的模型可使参数确定变得容易。对具体边坡工程的实例,本文采用Duncan-Chang本构模型,以位移为反演依据,反分析了边坡模型中的粘聚力和内摩擦角两个参数,并把反演的参数带入正分析模型,计算下一阶段的位移,为工程的预测预报提供理论依据。     

Identifying decaying contaminant source location in building HVAC system using the adjoint probability method

Building heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) system can be potential contaminant emission source. Released contaminants from the mechanical system are transported through the HVAC system and thus impact indoor air quality (IAQ). Effective control and improvement measures require accurate identification and prompt removal of contaminant sources from the HVAC system so as to eliminate the unfavourable influence on the IAQ. This paper studies the application of the adjoint probability method for identifying a dynamic (decaying) contaminant source in building HVAC system. A limited number of contaminant sensors are used to detect contaminant concentration variations at certain locations of the HVAC ductwork. Using the sensor inputs, the research is able to trace back and find the source location. A multi-zone airflow model, CONTAM, is employed to obtain a steady state airflow field for the studied building with detailed duct network, upon which the adjoint probability based inverse tracking method is applied. The study reveals that the adjoint probability method can effectively identify the decaying contaminant source location in building HVAC system with few properly located contaminant concentration sensors.     

地下空间施工时内部损伤监测的计算机方法

地下洞室施工时围岩损伤场的动态监测对裂隙岩体的安全施工相当重要。利用多元分布参数拟合逼近理论建立损伤场的映射拟合函数反演法 ,以识别与监测围岩损伤的演化。将分布参数系统用若干正交函数族的乘积描述 ,通过量测的位移值反演分配系数以确定损伤的函数分布形式 ,还探讨了拟合项数对反演精度的影响问题以及时变反演与工况、竣工模型反演的比较分析     

Inverse modeling methods for indoor airborne pollutant tracking: literature review and fundamentals

Reduction in indoor environment quality calls for effective control and improvement measures. Accurate and prompt identification of contaminant sources ensures that they can be quickly removed and contaminated spaces isolated and cleaned. This paper discusses the use of inverse modeling to identify potential indoor pollutant sources with limited pollutant sensor data. The study reviews various inverse modeling methods for advection-dispersion problems and summarizes the methods into three major categories: forward, backward, and probability inverse modeling methods. The adjoint probability inverse modeling method is indicated as an appropriate model for indoor air pollutant tracking because it can quickly find source location, strength and release time without prior information. The paper introduces the principles of the adjoint probability method and establishes the corresponding adjoint equations for both multi-zone airflow models and computational fluid dynamics (CFD) models. The study proposes a two-stage inverse modeling approach integrating both multi-zone and CFD models, which can provide a rapid estimate of indoor pollution status and history for a whole building. Preliminary case study results indicate that the adjoint probability method is feasible for indoor pollutant inverse modeling. PRACTICAL IMPLICATIONS: The proposed method can help identify contaminant source characteristics (location and release time) with limited sensor outputs. This will ensure an effective and prompt execution of building management strategies and thus achieve a healthy and safe indoor environment. The method can also help design optimal sensor networks.     

Application of the orthogonal design method in geotechnical parameter back analysis for underground structures

The back analysis method has been widely used as an indirect method of determining geotechnical parameters based on field measurements. The number of parameters and their initial values greatly influence the reliability and efficiency of back analysis. Therefore, sensitivity analysis is often employed to select high sensitivity parameters that have more greater impact on measured back analysis values. The orthogonal design method was first utilized to select geotechnical parameters for back analysis. The optimized parameter values obtained from an orthogonal design table can be used as the initial back analysis values, so as to avoid optimisation algorithm searching in local parameter spaces. By introducing a penalty function to the objective function, back analysis of the geotechnical parameters is changed into an unconstrained optimisation problem, whereby the Nelder–Mead method can then be employed. To verify the feasibility of the proposed back analysis method, a case study was conducted to determine the rock mass parameters for the Houziyan underground powerhouse complex.     

三峡二期围堰填料参数的反分析

二期围堰工程是三峡水利枢纽建设中的重要组成部分。在比较全面的实测资料基础上,对围堰填料进行参数敏感性分析;在试验资料的基础上确定了参数范围,采用复形法与有限元程序编制反分析程序,进行了参数的优化计算,确定出最适宜参数;最后根据最优参数对围堰进行了应力变形分析,结果表明围堰处于安全运行状态,计算结果与实测资料十分吻合。     

岩土工程反分析方法的信息论研究

本文以信息论为基础,针对岩土工程中的逆问题。在数学上建立了逆问题一般信息理论的基本框架．这个框架以本文提出并论证的三个基本定理为核心。揭示了逆问题的信息本质．其中心思想是：对被反演参数的观测信息,理论预测信息和经验性信息的综合,将给出关于这个参数的更高信息含量的信息表达．这种表达自然地在逆问题的求解过程即反分析中,综合考虑观测过程、理论分析及经验判断三者的不确定性,在一些限定条件下,这种表达退化为当前岩土工程中的几种反分析方法,这不仅为逆问题的求解提供了一条通用,有效的途径,而且为反分析方法的理论研究探索了新的途径．     

岩石统计损伤软化本构模型及其参数反演

基于岩石微元强度服从幂函数分布的假定提出了损伤变量的一种新形式,由此建立了一个可模拟岩石破裂全过程的统计损伤软化本构模型.该模型含两个待定参数.其中一个可利用岩石三轴试验曲线的峰值点确定;另一个则受到微元强度参数的影响.通过研究微元强度参数对于软化本构模型的影响,提出了合理选择微元强度形式的参数反演方法,由此可最终确定模型参数.计算实例表明该模型能够有效模拟岩石的应变软化特性,应用反演方法确定微元强度参数能够有效提高数值模拟精度.     

基于灵敏性分析的测点优化方法

工程监测项目中常遵循根据荷载与结构响应监测值进行力学参数反演分析的思路。基于这一思路,在测点布置中就应对提高分析结果的可靠性予以考虑。本文在对参数反演精度理论公式进行分析的基础上指出选择对参数变化敏感的位置布置测点可有效避免分析中误差的影响,提出了相应的测点优化步骤以及优化方法,构造了相应的目标函数并编制了程序,以润扬大桥北锚地基基础的测点优化为例作了分析,结果表明该方法是合理有效的。