基于多输出支持向量机和遗传算法的岩土参数反演方法

提出了基于多输出支持向量机(M-SVM)和遗传算法(GA)的岩土参数反演方法.在进行参数反演过程中,根据正交试验产生一系列参数的可能组合;采用有限元法(FEM)得到坝体不同测点处的位移计算值.将不同的材料参数组合作为输入,相应的位移计算值作为模型的输出来训练M-SVM模型,以便模拟坝体位移和材料参数之间的复杂关系.采用GA来求解材料参数反演所对应的优化问题.在进行最优材料参数搜索的过程中,采用训练好的M-SVM模型来替代有限元计算,以获得坝体位移的计算值,从而大大减少了计算所需的时间.根据某面板堆石坝沉降的监测数据和有限元仿真模型,实现了以上反演过程.反演分析的结果表明,本文提出的岩土参数反演方法具有计算精度高和计算效率高等优点,可以应用于实际工程中.     

基于损伤力影响线的静定梁损伤识别研究

针对应用最为广泛的静定桥梁结构,提出利用损伤力影响线进行结构多处损伤识别的方法.当静定梁结构损伤时,损伤前后的位移残差可视为在损伤单元处作用损伤等效力产生的影响线,故可利用影响线的拐点来识别结构的损伤部位,通过影响线峰值直接识别单元损伤程度,从而避免复杂的反演识别计算.利用位移互等定理和有效独立法对测点布置进行研究,指出仅采用一个位移测点即可识别多处发生的损伤.数值计算的结果表明:该方法能够识别静定梁结构的多处损伤,且对测量误差具有一定的免疫力.     

多层边坡的加权位移反分析方法

利用传统反分析方法对边坡,尤其对含有软弱夹层或者多个土层的边坡进行参数反演研究时,易导致反演结果的不精确。针对分层边坡的位移特点,计算了每个土层的"宏观"位移,并将其用于参数反演。根据滑动面对边坡位移的影响,利用模糊数学中的隶属度概念,求得每个土层的位移权重。在此基础上,构建了新的目标函数,并利用工程实例计算了本文方法和传统方法的目标函数敏感度。结果表明,本文方法的目标函数敏感性较大,效果较好。     

基于监测数据的高速铁路高架站轨道系统测点优化布置研究

高架站作为高速铁路轨道系统中的最敏感区段之一,对其进行长期安全监测至关重要.在监测中,大量布设传感器既导致成本高昂,又造成设备的冗余和浪费.为此,通过对长期监测数据进行分析,建立多种数学模型对监测指标与温度、监测指标与空间位置的相关关系进行研究,并基于此提出一套针对高架站轨道系统的测点优化布置建议.研究结果表明,钢轨纵向应力、尖轨纵向位移等指标受温度累积效应影响明显,与轨温序列具有较强的线性相关性,故可利用轨温数据建立多元线性回归模型进行估算;轨下结构相对位移受空间位置、约束条件影响较大,可根据测点间的线性换算关系建立关联模型,以减少同类测点的布置;经过优化布置,测点量可由38个降至17个,能够为改善高架站轨道系统测点冗余问题提供指导.     

矩形顶管施工多测点位移反分析方法

针对矩形顶管施工穿越土层段地表全范围沉降规律难以准确获取的问题。本文依托太原地铁2号线长风街站地下通道工程,基于位移反分析理论,综合应用黄金分割法和数值仿真方法,提出了土体弹性模量E与粘聚力c的反演方法。进而,从数值计算结果中可较为准确的获得地表全范围沉降规律。结果表明：相比单测点反演计算,选用三测点地表沉降实测值获取的土层参数E、c更能准确反映地表沉降。三测点反演迭代计算8次,沉降误差函数为0.0181,满足精度要求。选用不同位置的其他两个测点,对比分析其地表沉降数值计算值与实测值,相对误差很小,分别为0.45%和0.29%,验证了多测点位移反分析方法的准确性。研究结果可为矩形顶管施工地表沉降规律研究提供一定的指导意义。     

考虑温度影响的混凝土水化热温升反演分析

水化度对混凝土的温升过程有比较明显的影响,以往工程中的热学参数反演往往没有考虑这一影响.采取浇筑大型混凝土块的方式进行了现场试验,根据表层温度梯度特点优化了温度探头的布置.根据实测混凝土温度和环境温度数据,采用基于水化度的三维有限元温度场计算程序和遗传算法,获得混凝土的各种热学参数.测点温度的实际值和计算值的对比表明两者可以较好地吻合,可见,该方法可以较好地反映混凝土的温升特性,为温度场的仿真计算提供可靠依据.     

基于结构分析法的重力坝坝顶水平位移预警指标拟定

为满足河南石漫滩水库大坝安全运行与变形监控需要,提出一种基于大坝变形监测数据、统计模型、参数反演和有限元分析的重力坝变形指标拟定方法.首先,建立坝顶顺河向位移测点的统计模型,正分析得到坝顶位移的水压分量、温度分量和时效分量;然后,建立大坝典型坝段有限元模型,选取7号坝段IP2和IP6倒垂测点作为参数反演测点,反演分析坝体弹性模量和坝基变形模量;最后,在高水位、极寒温降的最不利工况下,基于结构分析法拟定大坝坝顶位移预警指标,为大坝运行安全性态评价和位移监控工作提供了分析手段和理论支持.     

大跨径水工隧洞围岩力学参数反演分析

为了验证位移反分析法在隧道施工过程中实际应用的可行性,以大田平原排涝隧洞为研究对象,选取隧洞围岩的弹性模量E和黏聚力c为反演参数,采用黄金分割法对所选断面围岩进行位移反分析的优化迭代计算,并以此得到的反演参数组合代入FLAC3D数值模拟软件中,计算该断面的围岩沉降变形,将结果与实际监测拱顶沉降数据进行对比.结果表明,此类反分析方法反演得到的围岩力学参数可靠,可以获得比较符合地质条件和工程应用的参数,反演结果可以预测后续施工的位移,并可以通过控制设计开挖量,减少喷射混凝土用量,节约工程成本.     

ANSYS二次开发在水工结构模糊参数反演中的应用

通过对通用软件ANSYS优化工具基本特点的分析,提出了一套以ANSYS二次开发为核心、以概率分析为基础的水工结构模糊参数反演分析方法．该方法能够较好地处理水工结构模糊参数反演的问题,弥补了传统反演计算中有赖于大量原型位移观测资料的不足．利用某实际工程试验资料对该方法进行了检验,计算结果与试验结果吻合良好．     

基于灰色综合关联度的数控机床温度测点分组优化

提出了基于灰色系统理论中的灰色关联分析方法对数控机床热误差元素进行优化建模的方法.该方法先根据温度测点之间灰色综合相关度矩阵,对依据工程经验布置在机床上的温度测点进行分组;再通过计算各温度测点数据与热误差数据间的相关程度,从各组中选择代表测点,并对其进行排列组合;通过计算各温度测点组合所建立模型的理论输出与实际热误差间灰色综合相关度,确定关键温度测点.将该方法应用于一台数控车削中心的热误差建模,温度测点数量由16个减至4个,据此表明建立的模型能够避免温度测点之间相互耦合的影响,准确性和鲁棒性均得到较大提高.     

应力集中区巷道模型实验的数字照相量测分析

为研究巷道在集中应力作用下围岩的变形规律,对于特定的工程条件进行相似材料模型实验.在数据采集上应用数码照相量测技术,对实验模型进行连续照相,以分析围岩位移场以及特定点位移的变化.分析结果表明,模型巷道围岩在临近洞口开挖的情况下,会产生相应于应力释放和应力集中的位移,最终位移是两者叠加的结果.     

裂隙岩体施工监测反馈分析中的参数辨识

对包含中等尺寸的成组分布裂隙的岩体，采用岩体几何损伤本构模型，用监测位移反馈分析法同时辨识岩体弹性模量、地应力及损伤参数。讨论了含一组裂隙和两组裂隙情况下弹性模量与损伤参数共同辨识、地应力与损伤参数共同辨识以及三者同时辨识时的可靠性问题。由识别结果给出了可靠辨识的参数组合。     

非均质性对岩体应力场反分析结果的影响

从弹性介质的假定出发,利用“等效”节理岩体等效模型和节理岩体统计等效模型,分析了有限单元法位移反分析反算岩体弹性模量和原岩应力场的问题,通过参数研究,讨论了岩体节理和非均质性对位移反分析结果的影响.结果表明,在节理岩体“等效”连续介质力学模型假定下,采用不同力学模型对反算的弹性模量值有较明显影响,而节理岩体力学参数非均质性对反算原岩应力场的影响很小,均质、各向同性假定在原岩应力场实测和位移反分析中是适用的.     

弱胶结地层巷道地应力数值反演

在鲁新煤矿巷道断面实测相对收敛位移的基础上，采用弹性位移反分析方法对该巷道围岩的初始应力和围岩参数进行数值反演。利用反演结果进行数值模拟计算，并将所得测点间的相对位移和实测结果进行对比，两者之间吻合较好，说明采用位移反演法进行地应力还原是可行的。根据数值模拟结果和实地现场观测对该矿区在软岩巷道开挖后出现巷道围岩收敛位移大、底鼓、对砌开裂和锚杆受力效果不好等现象的原因进行分析，并对巷道的支护设计和施工给出建议。     

深埋隧道围岩应变软化模型参数的正交设计

研究高应力环境下岩体单元塑性软化变形对深埋隧道围岩位移的影响规律,采用基于莫尔库仑与拉破坏复合破坏准则的应变软化模型对深埋隧道的开挖卸荷进行数值仿真,按照正交实验方法设计计算方案。根据计算结果,得出应变软化模型力学参数对围岩水平收敛位移影响程度的大小,建立围岩水平收敛位移与应变软化模型力学参数之间的经验公式,为深埋隧道围岩的稳定性分析提供了理论依据,对实际工程施工也有重要的参考价值。     

BP网络在双连拱隧道围岩参数反分析中的应用

该文以模拟隧道开挖的有限元为正演工具,通过BP神经网络,对在隧道工程施工过程中量测到的围岩位移进行反分析,确定出围岩岩体的力学特性参数,从而可以通过数值分析方法对隧道围岩稳定性作出合理的评价和符合实际的预测,使得现场量测结果能更加有效地应用于隧道工程的施工决策．     

边界单元法在粘弹性参数位移反馈分析中的应用

本文提出由位移观测资料反馈分析粘弹性模型参数的边界元法.文中以鲍埃丁-汤姆生(PT)模型为例,介绍了求解的具体步骤,给出了算例,并将其结果与理论解作了比较.算例分析表明,PT粘弹性模型能较好地用于实际工程,特别是围岩较均匀的地下洞室;边界元法比解析法通用性强,比有限元法更能适用于地下洞室结构,特别是不规则形状的洞室,且简单明了,具有较高的计算精度,是位移反馈分析求粘弹性参数的有效方法.     

基于监测资料的反演岩体结构面参数方法研究

因岩体参数比较难以确定，其对数值计算的结果会造成很大的影响，而实验室内对岩体参数的测定均存在尺度效应问题，且考虑经济因素，现场取样不多，因而无法准确得到工程区的岩体参数．反演分析是研究由实测数据推断物理系统模型参数的理论和方法，广泛应用于岩土工程当中．利用训练好的连通率反演岩体参数。验证了在反演分析方法得到的参数下岩土体的稳定性．     

基于分形维数的锚杆无损检测BP神经网络模型

笔者将分形维数的分析方法引入锚固系统的无损检测中,指出分形维数的大小是反射波在该小波分解频段能量大小的量度．在研究锚固系统无损检测反射波小波分解分形维数特征向量的基础上,确定了以锚杆反射波的原波维数、原波平均波幅以及小波包分解维数的8个波形分形维数共10个数值作为输入参数,以锚杆注浆密实度为输出参数的非线性BP神经网络预测模型．对三峡工程右岸地下电站试验锚杆进行训练,验证了锚杆密实度BP神经网络预测模型的合理性和可靠性．     

穿层锚杆作用效果的DDM数值建模及分析

根据穿层岩石锚杆作用特点,通过建立以层面粘结力C、内摩察角Φ等效表述的数值模型,将位移不连续方法（DDM）应用于深部硐室层状岩石顶板锚杆支护效果的分析,探讨了不同锚固条件下硐室顶板的铅垂位移特征;通过DDM计算结果与传统梁理论所得结果的比较及顶板围岩应力分布特征的分析,指出了利用梁理论进行锚杆支护设计的不合理性,结果表明,合理的地下层状岩石锚杆支护参数设计应在考虑锚杆与围岩的共同作用条件下计算。