隧道围岩力学参数反分析及工程应用

以大连地铁一号线学苑广场—海事大学区间过河段隧道工程为背景,基于一种新型优化算法——差异进化算法进行隧道围岩力学参数反分析,提出以位移值为指标的差异进化位移反分析方法及实现过程,并将反演得到的围岩力学参数应用到过河段隧道工程开挖方案比较及稳定性分析,验证了复杂地质条件下该方法的可行性和有效性.结果表明,该方法在复杂地质条件下具有较好的可行性,且对选取隧道施工方案、保证隧道安全具有一定的指导意义.同时,所得围岩力学参数也可进一步应用于其他类似工程的相关研究.     

松树镇煤矿巷道锚网索支护方案优化

为了解决松树镇煤矿深部巷道支护情况优化问题.采用数值模拟的方法对支护方案进行分析,设计了优化支护方案.对巷道锚杆工作阻力及巷道表面位移进行监测,对巷道围岩松动圈进行测试,研发了适合松树镇的煤矿深部巷道支护技术.该成果对研究巷道锚网索支护方案优化的研究具有一定的参考价值.     

淮南矿区深部岩巷典型围岩参数反分析研究!

基于典型巷道的表面收敛位移,通过进化神经网络方法进行了淮南矿区典型围岩类型的物性参数反分析研究.采用反分析得到的参数,通过数值正分析得到了和实测基本吻合的深部位移结果.表明通过反分析研究,基本得到了反映典型围岩类型的物性参数.     

基于典型相关分析的GRNN大跨度连续梁桥施工参数识别

基于典型相关分析和GRNN理论,建立大跨度连续梁桥施工参数识别方法。以某桥梁的施工控制为工程背景,对该参数识别方法进行应用分析。参数典型相关分析得出影响桥梁施工线形和应力的关键设计参数;模拟实际施工中的参数误差,采用GRNN算法进行主要参数识别,识别结果证明了该参数识别方法的可行性。该参数识别方法为该工程的施工控制建立了一定的技术保障。     

大断面巷道高预应力锚杆支护技术研究与应用

针对平顶山煤业集团有限公司八矿深部开采的戊9.10煤层辅运巷道的矿压条件,通过理论计算确定合理的巷道断面跨度,计算锚杆长度、间距、直径等主要支护参数。运用数值模拟方法对采取高预应力锚杆支护后的巷道围岩破坏情况分析,得出巷道锚杆支护最优方案,并进行工程应用。结合围岩位移、锚杆锚索受力监测数据分析,验证工程优化的参数设计,为邻近巷道的锚杆支护设计提供理论支撑和技术参考。     

基于差分进化算法SVM的公交通勤乘客识别

通勤乘客是在早晚高峰出行并具有一定出行规律的人群,准确地从公交刷卡数据中识别通勤人群,对采取措施缓解早晚高峰交通拥堵和整个城市公交线网规划和调整具有重要意义。本文以珠海市公交IC卡数据为依托,提出一种基于差分进化算法优化支持向量机(SVM)的公交通勤识别方法。首先通过通勤乘客调查和实际刷卡数据相结合,分析出通勤乘客出行的特征属性;然后采用SVM算法构建分类识别模型,并利用差分进化算法(DE)对SVM进行参数寻优,得到最优识别模型,其识别准确率高达94.28%,优于其他算法模型;最后利用该模型对珠海公交IC卡数据中的通勤人群进行识别,结果显示其公交通勤人数为178 259人,占公交出行总人数的21.47%。     

爆破作用下金属矿山围岩稳定监测点优化布置

利用矿山现场取得的爆破地震波,结合矿山的实际开采状况,对爆破作用下金属矿山围岩稳定的监测点进行优化布置研究.为了分析爆破作用对地下金属矿山围岩稳定性的影响,截取矿山具有代表性的VII-2矿体剖面,利用光纤光栅传感器对现场爆破作用下的围岩应变进行监测,对爆破作用下围岩的稳定性进行数值模拟计算.依据数值模拟计算结果对围岩监测点的布置位置进行优化.研究结果表明,光纤光栅传感器对爆破作用造成的矿山围岩微应变能够有效的监测,利用光纤光栅进行矿山围岩稳定性监测是可行的.依据爆破前后巷道的位移、应力、加速度和速度变化规律,在布设传感器监测点时将规律点和关键点相结合,定期监测和长期监测相结合,可以更有效地进行地下金属矿山围岩稳定的监测.并适当增设补充点,能够对巷道监测关键点的布置进行有效优化,提高监测的针对性.在实际应用中,应结合应用现场的实际地质条件,在节理和裂隙发育或存在大断层区域增设监测点,以保证监测数据的完整和决策的正确.     

基础隔震结构连续化模型研究

根据建筑的变形特征,基于连续化分析方法将规则基础隔震结构的上部结构等效为悬臂Timoshenko梁进行分析.根据铁木辛柯梁理论建立基础隔震连续化模型运动方程,求解隔震悬臂梁的周期和振型,推导连续化模型的正交条件,利用振型叠加方法求解结构的地震响应.连续模型基本动力参数分别采用粒子群优化算法和差分进化法进行计算,优化目标取上部结构前两阶周期等效.分析表明,粒子群算法、差分进化法的前期收敛速度较快;到优化迭代中期,粒子群算法收敛速度比差分进化算法快;在优化迭代后期,粒子群算法和差分进化算法优化结果相近.最后,对工程算例的有限元模型和连续化模型进行动力特性及地震作用分析,结果表明,两种模型位移时程、加速度时程、峰值位移、峰值加速度的分布规律基本一致.基于Timoshenko梁理论建立的连续化模型适用于多层和高层基础隔震结构分析.采用连续化模型进行分析计算精度高、算法简洁、便于参数分析及地震响应预测.     

煤矿巷道支护与矿压观测研究

采用SLG-02收敛计、KDM-2多点位移计监测巷道周边收敛与围岩深部位移,采用MJ-16锚杆测力计、KDM-1测力锚杆对巷道锚杆工作状态及力学性能进行观测。通过对锚喷护巷道实施矿压观测及数据处理分析,研究巷道顶板、两邦及围岩深部变形规律,分析锚杆变形规律与支护结构的合理性。从而,评价巷道支护现状,判别巷道稳定性,优化巷道支护方案,确定合理支护参数,提出技术改进措施,为煤矿安全生产管理提供科学依据。     

基于大爆炸优化算法的结构参数识别

作为一种新颖的优化工具,大爆炸算法（Big Bang-Big Crunch optimization,BB-BC）被成功应用于很多复杂优化问题。结构参数识别一直是结构健康监测的核心问题,利用BB-BC算法进行结构参数识别的研究。该方法的基本思想是通过最小化识别模型与实际结构系统响应的误差,从而将参数识别问题转化成一个多峰值非线性非凸的优化问题,并利用BB-BC算法发现系统参数的最优估计。利用BB-BC算法在输入输出数据不完备且噪声污染条件下,同时在没有系统质量、刚度等先验信息的情况下对结构系统进行了参数识别,并与基于遗传算法（GA）、粒子群（PSO）的参数识别方法进行了比较。结果表明：该方法可以成功地应用于结构参数识别,识别效能更优越。     

射孔对井眼围岩应力场及破裂压力影响规律

 射孔在一定程度上可以有效地降低地层破裂压力,避免裂缝扭曲和多裂缝的不利现象;射孔参数的改变会导致井壁围岩应力场及破裂压力的改变,进而影响压裂施工和压后产能.加强射孔井井壁围岩应力场的动态演化规律研究,对指导水力压裂施工、井壁稳定性、储层改造等具有重要的意义.利用ABAQUS有限元计算软件建立套管-水泥环-地层的三维数值模型,在考虑流固耦合效应和动态效应的基础上,运用单一变量理论对不同的射孔密度、射孔长度、射孔方位角等射孔参数进行模拟分析,得到井壁围岩应力分布及水力压裂破裂压力的定性认识并给出最优的射孔参数.研究结果可为压裂井射孔工艺技术优化设计提供一定的理论指导.     

软围岩交岔点锚网喷支护的应用及研究

通过对锚网喷支护的力学分析 ,结合松散破碎围岩的破坏特征 ,设计并确定支护工艺参数 ,进行锚网喷联合支护对松散破碎围岩交岔点的试验研究 ,以探索该矿在软围岩条件下的支护改革。     

庙岭隧道基于时空效应的围岩稳定性分析

为研究庙岭隧道围岩变形规律,并对其洞室稳定性进行评估;通过现场勘察,收集及整理该工程的地质资料、施工工艺、围岩变形监测数据,对隧道围岩变形规律分别从时间和空间两个角度进行回归分析,结果表明,隧道所采用的台阶法施工、设计的初期支护参数是合理的,满足施工安全和洞室稳定性要求,进一步得到隧道围岩变形随时间和空间变化的关系,找到了控制洞室稳定性的关键点,为其他类似工程控制洞室稳定性积累了经验。     

光面爆破相邻炮孔裂纹扩展模拟

基于爆破理论,借助ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,对岩石中双炮孔爆破裂纹扩展过程进行模拟,进而分析岩石爆破破坏机理和裂纹扩展特点。结果表明:所采用的模型、参数和数值计算方法的可行;孔间裂缝首先在炮孔壁产生,沿炮孔连线扩展并逐渐向连心线中心贯通;结合理论分析,得到了相邻炮孔的合理间距为40~70 cm,孔间裂缝贯通效果较好,随着炮孔间距的增大,孔间裂缝越难贯通,爆破效果越差。数值模拟结果与理论结果吻合较好,这种方法可以为爆破参数设计提供参考。     

基于遗传算法和神经网络的隧道围岩位移智能反分析

基于正交试验设计和FLAC3D建立的学习样本以及测试样本,通过工程现场获取的围岩位移信息,用神经网络建立待反演参数与围岩位移之间潜在的映射关系。研究结果表明:利用该神经网络的仿真预测功能,结合遗传算法搜索反演参数的最优解,从而实现位移反分析;可将反演结果反馈于隧道支护结构的设计,实现隧道的信息化施工与设计。     

某铜矿二次应力场的监测与分析

岩体的应力测量包括岩体初始地应力量测和洞室围岩应力量测,是现代岩体力学研究的重要组成部分,可为了解岩体稳定程度提供重要参数,为地下工程开挖提供设计参数.以某铜矿为例,首先测定原岩应力,矿区属中等级别的应力区;再采用光弹应力计监测岩体二次应力,结合观测数据,找出二次应力变化导致采场应力集中的部位,采取措施,使应力局部得到部分释放,再进行施工,以保证生产的安全进行,提高劳动生产率.     

基于改进PSO算法的岩石蠕变模型参数辨识

微粒群优化(PSO)算法是一类随机全局优化技术,具有收敛速度快、规则简单、易于实现的优点.针对岩石蠕变本构模型参数的辨识问题,本文利用FLAC软件自带的fish语言实现了改进PSO算法对本构模型参数的辨识.该方法从岩石本构模型参数的随机值出发,以蠕变过程中试件变形的实验值与计算值的误差大小作为适应度函数来评价参数的品质,利用改进PSO算法规则实现模型参数的进化,搜索出全局最优的模型参数值,从而实现了岩石蠕变本构模型参数的自适应辨识.利用该方法对页岩蠕变实验进行了仿真研究,实验结果表明:改进的PSO算法用于岩石蠕变模型的参数辨识是有效的.     

黄土工程特性及其在定西隧道中的应用分析

当前黄土隧道的研究均将隧道周围黄土作为IV级、V级围岩对待,忽视了黄土隧道的工程特征和黄土隧道与岩质隧道的本质差别,导致当前黄土隧道在施工和运营中灾害频发。文章以在建连霍国道主干线天定高速公路TD19合同段定西隧道为工程应用背景,对天定高速TD19标定西浅埋偏压黄土隧道的应力、变形系统进行监测,在此基础上结合黄土的工程性质、黄土地区工程地质灾害的主要表现类型,对定西黄土隧道的工程特性进行了分析和探讨,提出了相应的建议措施。     

基于改进神经网络的预应力锚杆布置间距

以山东省境内的104国道界河立交桥加筋土档土墙的失稳加固为实例，根据预应力锚杆在拉拔过程中，不同的距离范围内应力增量的变化试验，利用改进的BP神经元网络对这一试验值进行了学习，经过检验发现网络的输出值与期望值之间的误差较小，所以网络具有比较强的推广能力。利用这一网络对试验数据作了进一步的推广得到了另一组试验数据。根据这一组数据，在给锚杆施加一定预应力的条件下，可以求出锚杆的作用范围。根据这一范围和挡土墙破坏状况以及外部载荷的分布情况，利用极限平衡理论得出了比较合理的锚杆布置间距。     

Comprehensive evaluation of high-steep slope stability and optimal high-steep slope design by 3D physical modeling

High-steep slope stability and its optimal excavation design in Shuichang open pit iron mine were analyzed based on a large 3D physical simulation technique. An optimal excavation scheme with a relatively steeper slope angle was successfully implemented at the northwest wall between Nos. 4 and 5 exploration lines of Shuichang Iron Mine, taking into account the 3D scale effect. The physico-mechanical properties of rock materials were obtained by laboratory tests conducted on sample cores from exploration drilling directly from the iron mine. A porous rock-like composite material was formed for the model, and the mechanical parameters of the material were assessed experimentally; specifically, the effect of water on the sample was quantitatively determined. We adopted an experimental setup using stiff modular applied static loading to carry out a visual excavation of the slope at a random depth. The setup was equipped with acoustic emission (AE) sensors, and the experiments were monitored by crack optical acquirement, ground penetrating radar, and close-field photogrammetry to investigate the mechanisms of rock-mass destabilization in the high-steep slope. For the complex study area, the model results indicated a clear correlation between the model's destabilization resulting from slope excavation and the collected monitoring information. During the model simulation, the overall angle of the slope increased by 1-6 degrees in different sections. Dramatically, the modeled excavation scheme saved over 80 million tons of rock from extraction, generating enormous economic and ecological benefits.