弹塑性位移反分析方法在地下工程中的应用

介绍了以实测围岩位移为依据反算作用于支护上的围岩压力的基本原理,同时为考虑塑性区的影响建立了弹塑性模型,并对计算结果利用各种图形和数据的方式来进行后处理,增加了可视性,它是预测,分析围岩压力,应力与变形非常有效的数值方法。     

公路隧道围岩松动圈的测定研究

为了研究公路隧道围岩松动圈的分布范围,以西施坡隧道地质资料和施工方案为基础,运用弹塑性理论计算和FLAC3D数值模拟相结合的方法分析公路隧道围岩松动圈的分布范围,并与围岩深部位移量测结果比对,得出西施坡隧道IV级围岩松动圈范围在2.0~3.0 m。分析结果表明,运用弹塑性理论计算、数值模拟分析、围岩内部位移量测相结合的方法可较为准确的测定圆形断面隧道围岩松动圈分布规律,并为公路隧道支护参数的选取提供较好的理论依据。     

岩体非线性随机反分析优化算法的研究

运用最优化理论 ,通过构造公差准则函数序列 ,在近似可行概念和非线性加速单纯形法的基础上 ,得出了三维非线性位移随机反分析的伸缩保养法 岩体的性态采用弹塑性 开裂模型描述 ,考虑工程中实测位移的随机波动性 ,应用随机反分析的目标函数 非线性迭代采用收敛稳定的子增量变Kp 法 工程实例表明该方法是有效和可行的     

时间序列分析在反分析中的应用

采用时间序列分析法对地下洞室的量测位移进行预报分析，获得了洞室的最终实际变形值，并将其用于弹塑性边界元位移反分析计算中，结果表明与实际情况相符。     

框架结构的基于位移概率统计的可靠性分析

基于结构位移概率与统计的分析方法,对框架结构在遭遇可能的地震动作用下的的可靠性进行了分析研究。选取层间位移角作为钢筋混凝土框架结构抗震性能评估的整体指标,通过统计分析钢筋混凝土框架结构在不同地震动作用下的层间最大弹塑性位移角,得出结构层间最大弹塑性位移角的分布类型,建立结构可靠度的近似分析方法,计算出结构的可靠度。在选取多个地震动对一RC框架结构进行弹塑性时程分析后,计算得到结构的整体可靠度,显示该结构是基本安全的。计算结果表明,结构层间最大弹塑性位移角呈正态分布类型,继而得出了结构整体可靠度的近似评估方法,且能大致确定结构薄弱层所处的位置。     

地下工程反分析的研究

针对地下工程的以分析问题,对岩体采用了弹、塑、粘性模型和考虑了随深度变化的地应力场,为了克服反分析问题的不适定性,又采用两目标函数进行两步反演,第一步为避免量测的滞后损失,以施工阶段的增量位移为依据,彩弹性模型,反演分析６个随深度变化的初始地应力分量和弹性模量;第二步动用灰色理论,从监测得出的实际位移值求出“最终位移”值;以此移值为依据,以第一次得出的初始地应力场和弹性模量Ｅ籽初值,采用弹塑性模型     

隧道围岩特性参数反分析与数值模拟

为确定合理的隧道围岩应力场和参数,采用位移反分析法进行分析.结合现场监测数据和FLAC3D有限元软件进行反演分析和围岩变形数值模拟.研究结果表明:运用FLAC3D仿真模拟开挖,隧道拱顶是危险点,开挖之后拱顶上部围岩下沉值较大;通过现场实际监测拱顶点的位移分析可知,当从第六天之后围岩趋于稳定下沉值22 mm,回归分析确定了拱顶下沉值随时间的变化指数曲线关系;根据位移反分析确定围岩弹性模量为2.5 GPa适合该工程条件,围岩其他参数也可按照该方法进行确定.     

基于四阶段模型的深埋硐室围岩分区受力分析

为研究硐室开挖过程中选择支护时机的力学机理,首先,建立圆形硐室分区受力模型,基于Mohr-Coulomb屈服准则,考虑围岩扩容、软化等岩体特性以及“空间效应”,推导出开挖过程中硐室围岩弹塑性解;然后,选择锚杆、衬砌支护时机,考虑锚杆与围岩的耦合作用和初衬混凝土的时效特性,得到支护条件下围岩的弹塑性解;最后,结合算例分析了“空间效应”、支护时机等因素对硐室围岩塑性区应力、位移 和范围的影响。基于理论研究的算例分析,揭示了考虑“空间效应”和支护时机时硐室各分区范围的变化规律;锚杆间排距对围岩位移的控制主要体现在残余区;硬化区扩容系数、开挖过程中的“空间效应”和支护时机对控制围岩位移的作用不容忽视。该文成果为深埋软岩硐室开挖与支护设计提供一定的理论依据。     

静力弹塑性分析方法基于位移工程应用的研究

通过对静力弹塑性分析(pushouer)方法的研究和应用,克服基于水平力模式分析方法中的理论不足,采用基于水平位移模式分析方法,便于确定结构层间位移和各构件的弹塑性变形.结合工程实例简要介绍了这种方法的基本原理和实施步骤,表明pushouer方法在工程应用中简单实用,便于操作,而且是一种对建筑结构进行抗震性能评估的快速、准确的方法.     

基于MIDAS/GEN高层建筑结构静力弹塑性分析

文章对静力弹塑性分析(push-over方法)的基本原理及实现步骤进行了简要的介绍;应用大型有限元软件MIDAS/GEN 空间结构程序对一个21层框架-剪力墙结构进行了静力弹塑性分析和抗震性能评价;结果表明,该方法可从层间位移角、塑性铰分布及变形等方面对结构进行综合的量化评价,并能揭示出结构在罕遇地震作用下的薄弱环节,是实现基于性能设计的有效方法.     

福州大腹山隧洞围岩位移的非线性时序分析

以福州大腹山隧洞为例 ,在分析其工程地质条件的基础上 ,对隧洞围岩位移监控量测数据建立了非线性时间序列分析模型 .所建模型可用于预测隧洞围岩位移的未来变化 ,评价围岩的稳定性     

复变量求导法灵敏度分析及弹塑性参数反演

提出了灵敏度分析和弹塑性参数反演的一种新方法.针对非线性参数反演过程中灵敏度计算困难的问题,利用复变量求导法,把隐式函数的求导过程转化为函数值的计算,进而高精度地计算出参数灵敏度.相对于常规的基于有限差分的灵敏度数值计算方法,该方法更为高效.以岩土工程中弹塑性参数反演问题为背景,给出了基于复域位移分析的参数反演过程,对弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角进行了反演.数值算例表明,所提出的方法对单一参数和耦合参数的非线性反演问题均有效可靠,解决了参数反演时位移对反演参数不敏感问题.     

隧道工程基于实测环境变形的土体参数确定方法

结合有限元数值模拟,以盾构隧道施工过程中环境变形的实测数据为基础,通过引入AMALGAM作为遗传算法,依据Pareto最优理论为评价标准,采用均方根误差进行误差校准,提出了一种基于实测数据得到准确土体参数的方法.针对上海市长江西路越江隧道工程试验段的工程案例,以周围土体侧移和隧道上方地面沉降为目标,以关键土层参数为分析对象进行多目标反分析,并对最优解和实测结果进行验证比较,结果证明多目标反分析精确度优于单目标反分析,并且更接近实际工况.应用基于实测环境变形确定的土体参数分析预测盾构施工对临近桩基础的影响,与测试结果的比较验证了计算方法和参数的可靠性,为隧道工程的环境影响分析提供参考.     

基于位移模式静力弹塑性分析方法的研究

在基于位移抗震设计中,运用静力弹塑性分析方法分析结构在地震作用下的弹塑性性能.采用基于水平位移模式分析方法,克服基于水平力模式分析方法中的理论不足,反映结构在地震作用下的弹塑性位移特征,其稳定性优于水平力模式,便于确定结构层间位移和各构件的弹塑性变形.     

土-结构动力相互作用对结构弹塑性变形影响的探讨

罕遇地震作用下进行结构弹塑性变形验算是十分必要的，目前结构弹塑性变形验算的方法均是基于地基刚性假定提出的，而考虑土-结构动力相互作用的结构弹塑性变形验算有待研究．采用平面桩-土-结构弹塑性有限元分析，探讨了水平地震作用下土-结构相互作用对弹塑性变形特性的影响．分析发现，考虑相互作用后，多层框架结构弹塑性层间位移均有折减，薄弱层的塑性变形减小，发生塑性破坏的程度降低．对多层框架结构按现有规范进行弹塑性变形验算可能偏安全．     

粘弹性动态增量反演分析在隧道施工中的应用

对深圳莲盐高速公路隧道围岩中的凝灰熔岩进行了流变试验,得到了围岩的流变模型;结合隧道的施工过程,根据围岩的收敛变形和拱顶下沉,采用改进的自适应遗传算法对粘弹性位移进行优化反分析,并利用反演得到的围岩参数,如弹性模量、粘滞系数等对变形进行预测.研究表明,利用试验得到的围岩流变模型,结合隧道施工过程的动态增量反演分析,可以较好地模拟围岩的实际性态,对指导施工具有重要意义.     

基于GA-BP算法的隧道围岩力学参数反分析

建立智能位移反分析系统,用其确定隧道围岩的力学参数.针对BP神经网络易陷入局部极小值和训练时间过长等缺点,利用遗传算法全局寻优能力优化BP神经网络的权值和阈值.结合均匀设计法在围岩力学参数初始域范围内设计实验方案,这样不仅减少了迭代时间和次数,还提高了预测精度.通过对绿春坝隧道围岩力学参数的反演,验证了该方法的可靠性及适用性.将反演得出的围岩力学参数代入到数值模型中进行计算,结果表明,数值计算值与现场实际监测值的误差分别为-8.9%和4.5%.     

盾构法隧道的位移反分析及其工程应用

在盾构法隧道中将衬砌周围由于盾尾空隙的闭合、注心充填作用和盾构推进对周围地层的扰动等形成的特殊圈层概化为具有平均意义的等代层，其参数一般可根据土质条件选取，但不易准确，在有实测地层位移资料时，用位移反分析法可较准确地获取等代层的参数，根据循构法隧道的施工特点，选择等代层的厚度和弹性模量作为反分析参数，这样既简化了反分析的过程，又使反分析结果的意义更为明确，实例分析表明，本文所采用的直接反分析方法是有效的、可靠的，反分析所获得的等代层参可较好地用于模拟盾构法隧道施工时地层位移随开挖面推进的动态变化。     

热力耦合作用下圆形水工隧洞围岩弹塑性解析解

为研究圆形水工隧洞围岩弹塑性区受力特点,基于Mogi-Coulomb强度准则和弹塑性理论,考虑温度和衬砌结构的影响,推导热力耦合作用下水工隧洞围岩应力、洞壁位移和围岩塑性区半径的解析解。依托新疆某高地温水工隧洞工程进行计算分析,对中间主应力系数、温度、混凝土强度、衬砌厚度和围岩应力分布及塑性区半径间的关系展开参数分析。结果表明：温度变化产生的拉应力会使衬砌结构对围岩支反力减小,围岩塑性区半径和洞壁位移有所增大,隧洞岩体稳定性变差;中间主应力系数b对岩体强度影响较大,b=0.5时围岩塑性区半径明显小于不考虑中间主应力时的塑性区半径;提高混凝土强度和增加衬砌厚度在初始阶段都能明显限制围岩塑性区发展,虽后续效果都不佳,但增大衬砌厚度更能限制围岩塑性区发展。     

北固山隧道施工力学特征及围岩变形控制

基于ANSYS软件,采用有限元法和BP神经网络建立数值分析模型,并确定围岩的力学参数.首先,考虑隧道开挖的空间效应,并分析围岩的位移场和应力场.然后,阐述围岩和边坡的破坏机理,从而进一步表明围岩的牵引作用对边坡和隧道稳定性的重要性.最后,应用所得破坏机理对北固山隧道围岩变形进行分析.结果表明:考虑边坡稳定性和围岩变形的技术方案是合理、有效的.