边坡加权位移反演方法及工程应用研究

参数反演是获得岩土强度参数的重要手段,而对于分层或者含有软弱夹层的边坡,加权位移反分析是获得其土体参数的有效反演方法。利用边坡测斜数据与土体分块的基本思想,提出了一种加权方法。根据土体深部位移曲线与最小二乘原理,将边坡土体划分为若干个具有不同位移特点的块体,单个块体的位移可以用两个量进行表示:滑动位移与变形位移。将反映块体自身强度的变形位移作为加权反分析的权重,并提出了新的反演目标函数。最后,依托实际工程,利用新方法计算了边坡的强度参数,其结果与现场试验符合较好。同时,敏感度计算的结果也表明该方法的反演效果更佳。     

重庆万州鱼塘湾滑坡稳定性分析

以鱼塘湾滑坡为研究对象,对滑坡的成因机理进行了分析,采用反演法得到滑面的抗剪强度参数,并选择特征剖面,采用传递系数法计算了两种工况下滑坡的稳定性。     

具有自由边的板弯曲分析的样条加权残值法

本文提出结构工程中具有自由边界条件的板式结构弯曲分析的加权残值法,该法采用五次Ｂ样条函烽为位移试函数,原理简单,计算效果显著优于有限元法。文中还提出了分析此类结构应注意的问题。     

某生态高速公路边坡稳定性的反演法分析

边坡失稳是影响高速公路建设进度的主要因素之一,特别是边坡失稳之后岩土力学参数的确定尤为耗时,反演法分析边坡稳定性较好地解决了这个问题.在治理某生态高速公路边坡滑坡过程中,由于所取滑坡体中样本参数悬殊过大,不能获得滑坡面的重要参数,故在该边坡的稳定性计算中,采用反演法获得内聚力和内摩擦角,并对其进行敏感性分析,确定参数的可靠性.然后对边坡进行稳定性验算,实施生态化加固设计方案.     

加权能量驻值定理及其权函数

本文构造了加权广义势能和加权广义余能等两个泛函,并使它们成为驻值,建立了加权广义势能驻值定理和加权广义余能驻值定理。并发现在第一个定理中,应力边界权函数应等于内部权函数,但位移边界函数独立;在第二个定理中,位移边界权函数应等于内部权函数,但应力边界权函数独立。     

网架结构竖向地震反应的动态样条加权残数法分析

利用动态样条加权残数法对网架结构的竖向地震反应进行了分析 ,运用子域法将时间域均匀分成若干段 ,得出关于试函数广义参数的递推公式、求得节点位移显式 ,进而求得杆件地震内力。编制了相应的程序 ,并对一系列标准网架进行了对比分析 ,结果表明 ,该法精度高 ,效果好。     

考虑高阶振型影响的时程分析加权调整选波方法

针对长周期结构抗震时程分析输入地震波选择问题,提出一种在较宽的周期范围内实现反应谱与目标谱一致性匹配的地震波选择及调整方法。在匹配误差指标（SSE）和地震波幅值调整系数（SF）计算中采用了加权形式的最小二乘法,引入由归一化振型参与系数确定的结构前几阶振型的权重系数,以充分考虑高阶振型对结构地震反应的不同贡献。以美国SAC Steel Project提出的20层抗弯钢框架结构为实例,以该计划提出的代表3种超越概率（即50年超越概率50%、10%和2%）的各组地震波平均反应谱作为目标谱,以这3组地震波（每组10个台站双向记录,即20条波）时程分析得到的结构最大层间位移角均值为各超越概率下的目标反应;以简单地震信息初选的小型地震波数据库（共40条波）作为备选波,选用3条、7条和10条3种地震波数量及不同排序原则的6种分组方式,将加权调整选波方法与不考虑权重的等权调整方法所得各分组地震波反应谱,以及结构时程分析结果进行比较。研究表明,加权与等权方法对估计结构反应（如最大层间位移角）均值具有相同的准确性,但在降低结构反应离散性方面,加权方法具有较大优势。此外,若任意选择地震波组进行时程分析时,采用加权方法也可在一定程度上降低结构反应计算结果的离散性。     

建筑结构荷载随机参数的概率加权矩法计算

用概率加权矩理论来计算建筑结构荷载随机模型的参数，推导了极值Ⅰ型分布与样本概率加权矩的关系，用概率加权矩法计算其分布参数，并与其他方法的结果进行了比较，说明了概率加权矩法的正确性和实用性。     

含反倾结构面的坝基深层滑动模式研究

对于含反倾结构面的高坝岩基,一般认为其深层滑动模式为沿反倾结构面的楔形体滑动。通过弹性理论和有限元法分析,发现反倾结构面上存在剪应力为零的临界点,临界点下游侧反倾结构面上的剪应力指向临空面方向;临界点上游侧结构面的剪应力指向坝基内部。剪应力临界点的位置受反倾结构面的产状、坝体参数、上下游水位差等多种因素的影响。反倾结构面的倾角愈小、上下游水位差愈大,剪应力临界点的位置愈靠近坝踵铅垂线;反之,剪应力临界点的位置愈向下游偏移。初步研究表明,含反倾结构面的高坝岩基的深层滑动模式可能有两种:一是沿反倾结构面的楔形体滑动;二是表浅层与沿剪应力临界点下游段结构面的组合滑动。当反倾结构面的倾角较大时(如大于10°),沿反倾结构面的楔形体滑动的可能性很小,大坝工程设计时应当考虑组合滑动模式。关于反倾结构面剪应力临界点的解析,不仅可判断含反倾结构面的坝基深层滑动模式,而且可作为修正现行高坝岩基抗滑稳定性校核方法的理论依据。     

加权特征向量LS—SVM在线结构损伤识别

在增量式最小二乘支持向量机（SILS—SVM）方法的基础上，提出了加权特征向量最小二乘支持向量机（WEVL8-SVM）在线结构损伤识别方法。该方法根据训练数据贡献量的大小对数据进行加权，从而更适合于对结构的时变参数进行在线识别，同时较增量式算法有更小的累积误差。以一剪切型结构为例进行了数值模拟，分析结果表明，该方法与非加权的SILS-SVM方法相比，能更好地适应系统参数的变化，从而能很好地识别结构的损伤及其程度。     

反演分析中量测误差的传递与仪表选择的研究

本文通过研究仪表读数误差对位移反分析计算结果精度的影响,建立可用于在工程实践中指导量测仪表选择的准则和方法.文中除结合弹性平面应变问题的位移反分析方法给出理论证明外,对以往工程实践中量测仪表和参与反演计算的量测数据选择的合适性也作出了判断.研究结果可为信息化施工的现场监测提供指导,并有较大的意义.     

岩体力学参数确定方法研究

结合理论及实践成果,研究探讨了岩体力学参数的确定方法,方法大致有：室内试验、现场试验、位移反分析、现场工程地质调查和室内计算等,从而准确确定岩体参数,保证模型计算结果的正确性。     

岩石非定常蠕变模型辨识

在页岩蠕变试验数据基础上,分析岩石黏弹性变形随应力水平不同和时间发展的变化规律.通过反分析方法建立一维情况下非定常黏弹性模型的蠕变方程,通过应变的理论计算结果与试验结果的对比发现,不考虑参数的时间相关性将引起较大的误差,而考虑参数的时间相关性的非定常黏弹性模型比定常黏弹性模型可更为准确地反映岩石的黏弹性变形性能.在软岩巷道二维非定常蠕变模型辨识的工程实例中,事先假定围岩为黏弹性和黏弹塑性两种不同力学模型,并分别考虑参数为定常和非定常两种情形,在已知现场量测位移条件下,利用位移反分析并根据一定的准则函数求其不同模型中的参数及相应的准则函数值,由各个模型相应的准则函数值大小,判定最佳模型.在假定的一组模型里,发现非定常黏弹塑性模型为最佳模型.     

地层三维粘弹性反演分析

本文在假设围岩服从三元件粘弹性模型和初始地应力场分量按线性规律分布的基础上,采用直接边界单元法,依据边界、域内位移量测信息和域内扰动应力量测信息,建立了可以同时反演确定三维初始地应力和弹性常数E₁,E₂,v以及粘性常数η₂的计算法。文中采用插值函数,考虑了在边界上量测点的任意设置问题。最后,给出了算例验证及工程应用实例。     

基于强度折减法的边坡岩土体抗剪强度参数反演

鉴于传统位移优化反分析复杂的数学运算和迭代程序编制,提出了将强度折减法与位移优化反分析法相结合求解边坡岩土体抗剪强度参数。将双参数优化模型转变为单参数优化模型,通过折减系数将位移与抗剪强度参数联系起来,并结合有限元分析、数据拟合、最小二乘法优化,反演边坡岩土体折减系数。通过算例验证了所提方法的可靠性。结果表明:在合理选取初始值的条件下,通过该方法可以求得边坡岩土体抗剪强度参数;该方法不仅避免了复杂的数学计算和迭代程序的编制,还克服了双参数反演时二元线性或非线性回归引起的较大误差。     

糯扎渡水电站#2导流洞三维非线性有限元反分析

糯扎渡水电站#2导流隧洞开挖经过F3断层,开挖过程中,F3断层影响带附近的岩体力学参数直接控制着围岩的变形和应力分布。为了评判后续Ⅱ、Ⅲ层开挖围岩的稳定性,需要反演出F3断层附近围岩的岩体力学参数和初始地应力场。对于隧洞开挖反分析问题,考虑到现场位移监测数据与隧洞开挖之间的相互关系,采用开挖位移增量形式进行反分析,并且分析了三维非线性有限元以开挖位移增量的均方误差作为目标函数的反分析计算过程。为了减少现场的位移量测数据对反分析结果的影响,改善其规律性,采用多元线性回归模型对位移监测数据进行整理,有效的提高了反分析计算结果的精度。最后,利用上述方法反演得到了#2导流隧洞F3断层附近岩层的岩体力学参数和初始地应力场。     

平面应变边界元的位移反分析在阿拉坦隧道中的应用

隧道工程材料特性参数确定一直是人们应用各种方法定量认识的一大工程问题。结合阿拉坦隧道在施工过程中的监控量测所得位移,采用平面应变边界元BPM90程序对隧道岩体物理力学参数进行反分析,并用TSP地质资料说明位移反分析求解的岩体参数有比较高的可信度。     

基于模式-遗传-神经网络的流变参数反演

介绍了一种岩石流变多参数反演的智能方法。该方法把遗传算法和神经网络有机结合起来,并在遗传算法中嵌入模式搜索加速优化进程;该方法基于均匀设计获得的样本进行神经网络学习,用模式–遗传–神经网络进行岩体流变参数的最优辩识。该方法用经过最佳预测学习算法训练的神经网络来表达岩体流变参数和位移之间的映射关系,除具有一般遗传算法的优点外,还提高了参数反演的精度,节省了参数反演的计算时间,使得某些原来用传统优化方法在时间上几乎无法进行的参数反演如今变为可能,并用工程实例验证了此方法的可行性与优越性。     

隧道洞口施工对边坡稳定性影响的预测分析

结合隧道洞口边坡的位移监测数据,采用有限元弹塑性位移反分析方法,对隧道洞口土层参数进行了反演;并采用洞口土层的反演结果,对隧道后续施工扰动对围岩变形的影响进行了预测分析,预测结果与后期现场监测数据基本吻合。隧道洞口施工对边坡的影响非常大,采用有限元反演、预测的数值计算方法,能够有效地对施工造成的变形破坏进行预测预报。     

隧道位移反分析研究

以兰渝铁路线天池坪隧道为工程背景,以现场监控量测资料为依据,基于ISTOPT中的通用全局优化算法克服了当今世界上在优化计算领域中使用迭代法必须给出合适初始值的难题,而由1STOPT随机给出,找出最优解来预测围岩最终位移值,再分别基于Matlab中BP神经网络和径向基神经网络进行位移反分析法,为保证系统训练样本符合工程实...