一种实现复杂初始地应力场精确平衡的通用方法

初始地应力场是岩体工程结构有限元分析的重要初始条件,为了实现初始地应力场平衡,传统做法是在计算模型上施加与之相平衡的外荷载(体力、边界力),但外荷载往往组成复杂甚至不可知,且施加边界荷载所要求的模型边界条件通常与初始地应力平衡后结构计算分析所要求的模型边界条件不一致,这就为初始地应力场平衡带来了困难.为此,本文提出了一种可以实现复杂初始地应力场精确平衡的通用方法,该方法的基本思路是直接在有限元计算模型中施加结点荷载来与初始地应力场进行平衡,从而完全避免了由于外荷载的不可知以及边界条件不一致性所带来的困难;此外,由于所施加结点荷载是直接由初始地应力场通过单元积分计算出来的,故可实现初始地应力场的精确平衡.算例分析表明,所提出的方法不仅简便易行,且精度很高,是一种实现复杂初始地应力场平衡的通用方法.     

基于人工神经网络的初始地应力场三维反分析

通过对初始地应力场的计算方法的回顾，结合有限变形理论和人工神经网络理论，提出基于人工神经网络的初始地应力场三维反分析方法。该方法综合了目前初始地应力场计算方法的优点，并考虑了我种因素对地应力场分布的影响。实例表明，按本文提出方法模拟的初始地应力场较为合理，且其精度也较高。此外，由于考虑了断层对初始地应力场的影响，可较好地解释实测地应力值分散的原因。     

基于FLAC3D的岩体初始高水平构造应力场反演方法

为探讨深部岩体工程初始高水平构造应力场的数值模拟反演方法,采用三维有限差分法FLAC~(3D)分别对位移边界条件、应力边界条件、混合边界条件及基于初始应变能理论的反演方法进行数值试验对比分析。结果表明:在模拟岩体初始高水平构造应力场过程中,位移边界条件、应力边界条件、混合边界条件三种方法均不能满足要求;而基于初始应变能理论的反演方法效果较好,将该方法应用于狮子山矿区地应力场的反演分析,计算表明各测点的地应力反演值与实测值之间误差在允许范围内,进一步验证了该方法模拟计算岩体初始高水平构造应力场具有较好的可靠性,研究成果为深部岩体工程高水平构造应力场的反演计算方法提供了参考。     

基于神经网络与有限元法相结合的初始地应力场反演分析

目前,对于初始地应力场的测试主要采用现场直接量测法,而采用神经网络与有限元法相结合的反演分析法越来越成为了一种有效途径.结合广东第五抽水蓄能电站工程实例,利用神经网络与有限元分析相结合的方法,以及BP神经网络结构和ADINA三维有限元模型建立岩体参数、边界条件与地应力场的映射关系来反演初始地应力场.模拟计算与实测结果的对比表明:采用该方法进行初始地应力场的反演计算是可行的,计算结果是合理的,对类似工程具有一定参考价值.     

某地下厂房初始地应力场的反演分析

本文讨论了某地下厂房的地形和地质条件，认为初始 地应力场是均布构造应力与自重应力场之和，并给给出了竖向线性分布地应力场反分析的基本公式，最后据此反演出该地应力场。     

复杂地质条件下初始地应力场反演分析方法

为获得较为合理和准确的初始地应力场分布,考虑了复杂地质条件中地形地貌及断层对地应力场的影响,提出了结合地层剥蚀模拟和侧压力系数法的地应力反演分析方法.该方法对侧压力系数法进行了改进,通过逐次开挖地层近似模拟地表剥蚀过程对现今地应力场的影响,并采用了隐含断层单元,将断层力学效应反映在岩体单元中,从而模拟断层附近地应力场的分布规律.最后对水电站地下厂房区域的地应力场进行了反演分析,结果表明:测点反演值与实测值符合良好,反演结果充分反映了河谷及断层区域地应力场的基本分布规律.     

地下厂房试验洞的粘弹性反分析

结合某地下厂房试验洞量测资料的分析,研究成层各向异性岩体中洞室工程粘弹性问题的反分析方法。反分析计算时采用分层均质模型,将计算区域内各层岩层分别视为均质各向同性体,初始地应力假设成线性分布。有限元分析中,对倾斜成层的岩层、软弱夹层及断层节理等分别划分了单元,以模拟成层岩体的分布特征及其对洞室工程在受力与变形方面所产生的一些各向异性宏观效应。为使计算过程简化,对离洞室较远的地层按地质资料对材料特性参数赋值,通过弹性反分析计算出地层初始地应力;采用三元件模型,建立围岩粘弹性反分析模型,反演求得试验洞相邻围岩的粘弹性参数值。为工程设计与支护提供了可靠的依据。     

确定矿山巷道初始地应力方法的研究

本文提出了一种在矿山地区确定初始地应力的新方法。根据本文提出的方法,只要在三个相互交叉的圆形巷道中量出过洞周特定点的直径两端的径向相对位移值,即可计算这些量测巷道所在地段地层的初始地应力。文中给出了算例,并对算例作了验证。木文提出的方法也可为勾划矿山地区初始地应力的分布规律提供有价值的资料,并可用于确定其它地下工程围岩中的初始地应力。     

基于遗传算法与有限元联合反演法的岩体初始应力场反演分析

针对传统线性优化反演方法中的不足,采用遗传算法与有限元联合反演法,将有限元计算作为一个单独模块嵌入遗传算法程序中,对非线性岩体初始应力场进行了求解.同时,结合西南地区某水电站坝址区给出了用该方法反演出的初始地应力场计算结果,通过地应力测点计算值和实测值的对比分析,其吻合程度较好,表明此方法是可行的,对类似工程具有参考意义.     

岩体初始地应力场的反演分析方法

岩体初始地应力的确定是工程分析与设计的基础,其反演分析方法较多,但其适用条件各不相同,需进行分析比较后采用。归纳总结了各种岩体初始应力场的反演分析方法,并对其优缺点进行了比较分析,提出了各种反演分析方法的适用条件。     

Combined back analysis method of ground stress based on refined geological modeling

A new back-analysis method of ground stress is proposed with comprehensive consideration of influence of topography, geology and nonlinear physical mechanical properties of rock on ground stress. This method based on non-uniform rational B-spline (NURBS) technology provides the means to build a refined three-dimensional finite element model with more accurate meshing under complex terrain and geological conditions. Meanwhile, this method is a back-analysis of ground stress with combination of multivariable linear regression model and neural network (ANN) model. Firstly, the regression model is used to fit approximately boundary loads. Regarding the regressed loads as mean value, some sets of boundary loads with the same interval are constructed according to the principle of orthogonal design, to calculate the corresponding ground stress at the observation positions using finite element method. The results (boundary loads and the corresponding ground stress) are added to the samples for ANN training. And on this basis, an ANN model is established to implement higher precise back-analysis of initial ground stress. A practical application case shows that the relative error between the inversed ground stress and observed value is mostly less than 10 %, which can meet the need of engineering design and construction requirements.     

颗粒堆中轴向静荷载力传递实验分析

对三维有序对称排列的颗粒堆中力传递进行了较为详细的实验与分析,运用随机理论定量分析实验数据,分析在轴向静力荷载作用下荷载力下传规律、力的分布特征及边界效应等因素的影响,并给出了荷载力与颗粒自重共同作用下引起的内力竖向传递的随机方程.     

圆形巷道围岩破坏机制解析及静动耦合响应力学行为

非等压圆形巷道围岩塑性区相关问题是影响围岩破坏失稳的重要因素。首先,基于Mohr-Coulomb破坏准则,分析非等压圆形巷道围岩塑性区边界条件,探究侧压系数对塑性区形成的影响机制。此外,利用ANSYS/LS-DYNA仿真平台对不同侧压系数下的巷道围岩力学行为进行静动载荷耦合响应数值模拟。结果表明：侧压系数的增大显著改变围岩有效应力的分布特征。有效应力场的分布特性与塑性区边界理论解具有一定的吻合性。不同侧压系数的应力场作用时,巷道围岩的变形具有显著的差异性,随着侧压系数的增大,围岩发生较大的非均匀性变形。静动耦合作用下顶板和底板的围岩破坏区域显著增加,但两帮围岩的破坏面积有减小的趋势。     

缝端奇异边界单元和界面裂缝的应力强度因子计算

虽然不同材料的界面裂缝缝端应力情况很复杂，但是在拉剪荷载作用下，仍然存在主 导缝端奇异特性的特征参数──应力强度因子，且其主导奇异项仍为１／２，因此可以采用１／４ 奇异边界单元模拟缝端的位移场和应力场。作者沿界面引用边界元，在界面裂缝周围引入１／４ 奇异边界元，给出了计算异弹模界面缝复应力强度因子的计算格式，定义了界面裂缝的等效能 量释放率，探讨了界面裂缝的断裂差别指标，并应用于混凝土坝与岩石地基的界面裂缝扩展分 析中，得到一些有关坝工安全的重要提示。     

柴油机曲轴的随机应力分析

针对曲轴的结构形式和受力状况,在三维边界元的基础上,提出了三维随机边界元法的数学模型,编写了计算程序．考虑了材料物性和载荷的随机性,对曲轴的应力进行了统计分析,算例所得结果可靠,并为曲轴的改进设计提供了依据．     

任意形状隧道围岩应力与位移的解析延拓求解

考虑隧道断面开挖轮廓线为任意不规则形状的情况,基于复变函数方法中的解析延拓法对弹性半无限空间内隧道的围岩应力与位移进行求解,建立了任意形状隧道围岩中任意一点处的应力值和位移值的隐式解析表达式。然后以圆形断面隧道作为特例,同时考虑隧道衬砌等内支撑法向反力作用的影响,求解出弹性半空间内任意一点处的应力值和位移值解析解的具体显式表达式,其中假设隧道埋深与隧道直径之比较大,从而不用考虑重力梯度的影响,将重力简化为作用在边界上的均布外荷载。最后与已有的非均匀受压圆断面水平巷道围岩的应力和位移解公式进行对比,证明了该方法的准确性。该求解方法拓展了解析延拓法的应用,并能快捷地评估任意断面形状隧道开挖中的围岩应力状态及位移变形情况。     

基于多元线性回归方法的地应力研究

地应力场是地质力学与岩石力学研究的基本内容之一,地应力的大小、方向及其分布规律是油气田勘探开发中地应力研究的主要内容。在研究地应力场的过程中,区域边界条件的确定是个难点也是关键部分。以任丘潜山雾迷山组三段为例,视区域边界荷载为未知数,目标井地应力为约束条件,基于多元线性回归方法确定出区域边界条件,利用Matlab求解得出区域所受边界力。研究结果表明,基于多元线性回归方法求得的地应力值与实际测量的地应力值吻合较好。