一、岩土本构模型智能识别的若干研究(论文文献综述)
何殷鹏[1](2021)在《复杂地质条件下深埋引水隧洞围岩参数反演与蠕变分析研究》文中指出近年来,我国经济水平和工程实力在不断的提升,隧洞工程建设逐渐向复杂地质条件发展,施工风险也在不断增大。其主要原因有两点,一是地质情况、围岩参数复杂;二是隧道结构的稳定性受到围岩蠕变特性的影响。针对以上两点问题,本文依托青海省“引大济湟”调水总干渠工程,采用机器学习与数值模拟相结合的方法开展隧洞围岩参数反演和蠕变特性研究,主要取得了以下三个方面的成果:(1)对岩石流变的基本概念及其所表现的五种特性进行了总结,并对几种常见的元件组合蠕变模型进行了对比分析,同时分析“引大济湟”引水隧洞围岩监测变形曲线的特点,发现“引大济湟”引水隧洞F4-F5段围岩蠕变特征与伯格斯模型相符,故本文选择伯格斯模型开展后续研究。(2)提出了一种融合多种机器学习算法的智能反演模型与分析方法。针对弹性模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角四种不同的反演目标,选取不同种类的算法分别构建智能融合模型。利用所建立的融合模型进行围岩参数反演分析。将所得围岩力学参数应用于FLAC3D的正演计算中,得到洞顶和洞底的竖向位移和左右洞腰的水平位移与现场实测位移值的相对误差,相对误差值均小于其他单个模型,表明所提出的反演智能融合模型与分析方法更为合理可行。(3)建立了含有断层隧洞的围岩-管片三维数值模型,在蠕变条件下对隧洞进行开挖,并进行长期蠕变计算。总结出断层前后管片衬砌最大主应力与最小主应力的变化规律基本相同,当断层在隧洞上方时,管片衬砌洞顶最大主应力由拉应力逐渐转变为压应力,洞顶沉降值不断增大,洞底隆起值不断减小,洞顶和洞底竖向变形始终处在沉降状态;当断层在隧洞下方时,管片衬砌洞底最大主应力由拉应力逐渐转变为压应力,管片衬砌洞顶沉降值在不断减小,洞底隆起值不断加大。但洞腰管片衬砌的水平变形都有向洞四周扩展的趋势。
王艺霖[2](2020)在《基于传感型土工带多元信息的路基内部灾变定位、前兆辨识及预警方法研究》文中提出交通基础设施建设是我国实现工业化不可或缺的环节,也是下一阶段实现经济双循环的重要基础保证。近年来,高速公路、高速铁路里程不断增加,已为我国的经济增长和社会发展做出了重要贡献,并将是我国交通强国建设的重要部分。高速公路、高速铁路对公共安全和社会经济的潜在影响,进一步突出了高速公路、高速铁路路基的全寿命周期性能监控和灾变前兆辨识与安全预警的必要性和重要性。然而,路基在复杂环境荷载作用下的长期安全监控及灾变预警面临着严重的技术挑战。第一,常规的结构监测偏重于沉降、水平位移等结构外部稳定性指标,无法及时获取结构内部变形信息。其次,现有的结构内部变形测量方法存在耐久性差、安装效应强、费用昂贵、量程低等缺点,不能满足工程需求。第三,目前的测量手段的监测信息仅限于局部变形这一单一信息,难以实现对结构内部变形的分布式测量,易导致结构灾变预警的漏报、误报或迟报。针对以上问题,本文以基于导电聚合物拉敏效应研发而成的传感型土工带(Sensor-enabledgeobelts,简称SEGB)为研究对象,通过理论分析、室内试验、足尺模型试验、有限元模拟、现场试验等多种研究手段,开展基于SEGB的路基灾变前兆辨识与预警技术研究。SEGB在与土体相互作用中可实现对自变形的分布式测量。通过SEGB拉敏特性模型、全应力-应变本构模型、筋土界面本构模型和蠕变本构模型等多种本构模型的耦合,可以得到SEGB在土体中的应变分布、应力分布、位移分布和界面剪应力分布等多元信息。利用SEGB所得的多元信息,揭示了考虑SEGB粘塑性大变形的非线性行为分布规律,分析了路基结构灾变前SEGB的变形特征,并从路基长期服役期性能监测的角度提出了路基灾变定位、前兆辨识及预警方法。主要工作及结论如下:(1)对SEGB的全应力-应变特性、拉敏特性、筋土界面特性及流变特性分别建立了考虑SEGB粘塑性大变形应力-应变本构模型、考虑温度影响的拉敏效应本构模型、分别适用于应变硬化界面和软化界面的筋土界面本构模型,以及以开尔文元件为主的流变本构模型,并在路基内部灾变定位、前兆辨识和预警方法中实现了多本构模型耦合。(2)以SEGB全应力应变曲线和筋土界面响应为基础,分别建立了适用于应变硬化筋土界面和应变软化筋土界面的SEGB拉拔荷载传递方程。利用SEGB分布式测量和多元信息获取的优点,通过开展拉拔摩擦试验验证了拉拔荷载传递方程的有效性,揭示了 SEGB在拉拔过程中非线性行为的分布规律。(3)开展了考虑不同SEGB有效长度和不同法向压力的拉拔摩擦试验,分析并总结了 SEGB在不同失效模式(拔断或拔出)下的变形特征。基于极限平衡假设推导了两种失效模式的临界状态公式,可对SEGB在土体中的失效模式进行预判。(4)基于SEGB的分布式自检测和多种本构模型耦合所得到的应变分布、应力分布、位移分布和界面剪应力分布等多元信息,提出了路基内部灾变的定位、前兆辨识及预警方法。研发了基于SEGB、适用于路基长期性能监测和灾变预警的岩土工程安全预警软、硬件系统,实现了对SEGB分布式测量数据的自动采集、自动传输、云端存储、实时监控、后台查询、多级预警等功能。(5)开展了加筋土挡墙足尺模型试验和潍日高速跨越采石坑高填方路基现场试验。在试验中成功应用了基于SEGB的岩土工程安全预警软、硬件系统,对提出的路基内部灾变定位、前兆辨识及预警方法进行了验证与应用。以现场试验为工程背景建立了 ABAQUS有限元模型,在模型中以UMAT子程序的方式考虑了 SEGB流变本构模型的因素,分析了 SEGB流变特性对路基长期服役期性能的影响。
孙巍锋[3](2020)在《土-岩二元结构路堑边坡失稳机理与智能预警研究》文中研究指明土-岩二元结构路堑边坡(简称二元边坡)是由上覆土层和下部岩体组成的一类边坡,在浅表有松散堆积物的山区和丘陵区修路时较为常见。在以降雨为主的影响作用下,二元边坡容易演变为滑坡灾害,造成一定程度的经济损失、人员伤亡、施工中断、交通阻塞和生态破坏。为此,在探索二元边坡失稳机理的基础之上,开展智能预警是预防此类边坡病害的关键与发展趋势。本文以双达高速公路沿线的二元边坡为研究对象,综合采用现场调查与试验监测、归纳总结、室内试验、理论分析、数值模拟和软件编程等方法,开展了二元边坡失稳机理与智能预警研究,取得的主要成果和结论如下:(1)通过开展二元边坡的温湿度原位监测和探测,揭示了边坡内的温湿变化规律,明确了水分入渗是二元边坡稳定性的敏感影响因子,并提出了水分在二元边坡上覆土内的入渗模式。(2)基于室内三轴和直剪试验研究,揭示了二元边坡上覆土、全风化岩体和土-岩接触面的抗剪性能随增湿过程的变化规律。对二元边坡下的其它风化岩体,基于现场调研和理论分析同步折减岩块压缩强度、地质强度指标和岩块变形模量来近似模拟湿润环境的影响,探究了岩体性质参数随湿润环境的长期劣化规律。(3)通过离心模式试验、数值模拟分析和稳定性分析,揭示了因边坡高度增加与水分入渗的缓顺倾、陡顺倾和反倾接触面型二元边坡破坏机制,并获得了水分入渗情况下影响二元边坡稳定性的敏感土层内部边界。(4)通过同类监测量与边坡稳定系数的变化规律对比分析,确定了三类二元边坡多源监测量(坡表单点位移、格构梁混凝土应变、两点相对位移、锚杆轴力、锚索拉力和倾斜度)的监测敏感部位,并总结了监测量的变化模式。(5)通过经验总结和理论分析,提出了以经验法、预演-回归分析法和预演-支持向量机法确定各监测量的四级预警值,并给出了由监测量的预警值和变化模式进行边坡四级预警的标准。(6)通过软件编程,研发了由项目、边坡对象、边坡立面及其上监测点、边坡断面及其内监测点进行依次便捷访问的路基边坡智能预警云平台和APP,可对边坡群多源参数进行实时远程监测与边坡潜在风险进行自动预警。(7)开展了二元边坡监测预警实例研究,验证了边坡智能预警云平台和APP的有效性,揭示了坡内倾斜两点相对位移、锚杆轴力和格构梁混凝土应变随降雨和气温变化的动态响应规律,并评价了边坡的动态稳定性。研究成果可为二元边坡的智能预警工作提供有益的参考,并有利于加快路基边坡智能预警与智能公路的发展速度。
刘文博[4](2020)在《高应力作用下砂岩加卸载损伤本构模型及流变特性研究》文中指出深部工程围岩处于“三高一扰动”的复杂力学环境中,尤其是煤矿、金属矿山、地下储库等深埋硐室具有服务年限长、断面大、维护困难等问题,研究不同应力路径下围岩的损伤演化、能量转化、蠕变变形和破坏特征等力学特性与力学行为对实际工程具有重要的理论意义。论文通过室内三轴压缩实验和三轴蠕变实验,获得不同应力路径下岩石的应力-应变曲线,进而构建本构模型、分析变形特性和能量演化规律;在单试件分别加载蠕变试验基础上,研究了流变参数和强度参数在应力和时间双重作用下的劣化性质;在单试件逐级加载蠕变试验中蠕变参数在时间作用下也产生劣化的现象,通过引入Perzyna黏塑性模型和能量耗散率,构建出可以描述加速蠕变变形的模型,进而更好地定义了加速蠕变启动的控制阈值;采用损伤理论和能量理论探究围岩的变形破坏和流变破坏机制,揭示围岩的损伤、能量与变形之间的内在联系,完善和改进深部工程围岩定性分析的理论基础。经过试验研究结合理论模型分析,主要得出以下研究结果:(1)卸载试验的变形破坏形式是一种突增、体积扩容形式,而加载破坏试验的变形破坏形式是一种压剪形式。(2)在岩石内部空隙被压密之后,岩石在弹性变形阶段不产生损伤,故此时岩石的损伤变量等于零;在卸载点和峰值点之间的变形阶段,随着岩石内部新裂隙的产生,微观结构破坏更加剧烈、裂隙发育更加完全,使得岩石的损伤程度更加剧烈;到应变软化变形阶段和残余变形阶段时岩石完全破坏,此过程与实际岩石的损伤破坏演化基本一致,与岩石的应力-应变曲线变形各阶段相对应。(3)卸载量越小,出现稳定蠕变变形所需偏应力水平就越大,这说明了卸载量增大促使岩石试样变形破坏进程加快;在最后一级破坏应力水平作用下,岩石试样经历了较长时间的衰减蠕变和稳定蠕变才进入到加速蠕变变形阶段,最终由于岩石的蠕变变形超过极限变形状态,岩石才会发生失稳破坏。(4)在过应力差与时间双重影响下,岩石的内摩擦角的降低幅度要远远小于黏聚力降低幅度程度,故在对巷道围岩进行支护设计时,应该对黏聚力在长期稳定性设计中着重考虑。(5)建立的考虑耗散率加速蠕变模型的蠕变变形,在低应力作用下拟合度很高;在最后一级破坏荷载作用下,模型曲线与试验曲线拟合虽然较高,但是在局部尤其是加速蠕变变形阶段也出现了较为明显的偏离,总体上验证了基于耗散理论建立加速蠕变本构模型是可行的,且模型可以真实反映岩石蠕变变形规律和应力状态;同时,该模型可以适用于任何一种条件下岩石蠕变特性的描述,对于解决实际工程围岩长期稳定性具有指导意义。
马春辉[5](2020)在《基于离散元的堆石料宏细观参数智能反分析及其工程应用研究》文中进行了进一步梳理作为重要的工程建筑材料,堆石料是具有高压实性、强透水性、高抗剪强度等工程特性的散粒堆积体材料,已被广泛应用于坝工、堤防、道路、机场、港口以及海洋等工程中。与此同时,随着我国乃至世界范围内水资源开发水平的进一步提升,水利工程建设面临着“四高一深”(高寒、高海拔、高陡边坡、高地震烈度、深厚覆盖层)的全新挑战。作为水利工程中堆石坝、堆石边坡等堆石工程的主要建筑材料,迫切需要更进一步掌握堆石料物理力学特性及其堆石工程安全性态。因此,本文建立了堆石料多个尺度变量间的强非线性关系,通过改进、串联和优化机器学习等智能算法,使反分析计算确定的堆石料力学参数更符合工程实际,并将其应用于堆石料细观变形机理研究与堆石工程实际问题解决中。本文主要研究内容和成果如下:(1)构建了基于结构监测数据的堆石料宏观本构模型参数自适应反分析模型,应用和声搜索与多输出混合核相关向量机等算法,快速、精确地实现了对不同工程、不同监测项目的自适应反分析,进一步提高了材料参数反分析的计算精度与适用性。此外,提出了基于相关向量机与随机有限元的不确定性反分析模型,以量化堆石坝在设计、施工、建设中存在诸多不确定性因素,模型综合考虑了结构数值仿真计算以及算法模型输入-输出间的不确定性,能够对堆石料参数的变异系数进行不确定性反分析计算,使反分析后的随机有限元正算值与沉降值的平均绝对误差为1.930。(2)建立了精细化的堆石料离散元三轴试验模型,以准确反映堆石料的材料特性,并深入分析了离散元细观参数对堆石料变形特性的影响规律和机理。通过总结堆石料细观接触模拟研究进展,构建了基于应力应变曲线的堆石料细观参数标定模型,应用量子遗传算法和支持向量机解决以往堆石料细观参数标定中影响因素多、耗时严重的问题。此外,提出了基于宏观本构模型参数的堆石料细观参数标定模型,使标定后的多围压应力应变曲线误差均小于0.21MPa,进一步拓展了细观参数标定模型的适用性,据此定性、定量地分析了三轴试验中堆石料的细观变形演化过程。(3)提出了基于结构监测数据的堆石料细观参数标定模型,根据堆石坝运行期的实测变形值对堆石料细观接触模型参数进行标定,促使堆石料细观参数值更符合工程实际运行情况。随后,为进一步发挥离散元数值仿真方法在堆石工程结构模拟中的明显理论优势,尝试采用离散元对堆石坝进行数值仿真,并对比分析了堆石坝离散元与有限元仿真的变形、应力计算结果。最后,开发了堆石料宏细观参数反分析平台,将上述多个参数反分析模型集成于平台中,实现堆石料不同尺度参数间的快速、准确转换。(4)在应用上述堆石料参数反分析方法的基础上,建立了工程尺度的堆石边坡离散元模型,以模拟施工、运行、滚石、地震和防护措施等工况下的堆石边坡失稳演变过程,从而解决了堆石边坡的挡墙高度确定问题。其中,为解决地震波在人工边界处发生反射、叠加等问题,建立了离散元的粘性边界,并对比了不同边界下离散元模型的响应情况,后将其应用于堆石边坡地震工况分析中。通过多个工况的分析明确了堆石边坡的失稳过程及影响范围,并建议该堆石边坡的混凝土挡墙加高到11m,为类似堆石工程的防护措施设计方法提供了参考。
佟安[6](2020)在《基于离散元方法的红砂岩破坏机理研究》文中指出近年来,随着我国城市化水平的不断提高,开发面积不断扩大,不可避免的产生各类地质灾害。研究岩石的破坏机理对于工程开发和地质灾害治理等具有极其重要的意义。经大量的文献调研得出,离散元软件PFC在研究岩石的破坏机理方面独具优势,且在岩土工程中的应用十分广泛,其主要问题为细观参数的标定,目前大多数学者采用“试凑法”而此方法工作量且盲目性较大,对岩石破坏机理研究方面也有待开发之处。本文的研究方法主要为室内试验和计算机的数值模拟。研究内容主要分为PFC细观参数敏感性分析、红砂岩室内试验、细观参数智能识别、含孔洞红砂岩破坏机理离散元研究、岩体爆破工况模拟结合5个部分,结果如下:(1)在PFC中采用平直节理的本构模型来模拟红砂岩,并对本构模型中的细观参数进行敏感性分析,筛选得到了对于应力-应变曲线影响显着的细观参数。且证明平直节理模型能够满足UCS/TS值。(2)开展红砂岩试件的单轴加载试验,并结合数字散斑技术,获得了红砂岩试件的物理参数及软件VIC-2D制作的应变云图,用于下一步的数值模拟分析工作。选取的BP神经网络算法可以精确地的建立宏-细观参数映射关系,误差较小,模拟得到的应力-应变曲线与物理试验应力-应变曲线高度吻合。(3)研究含不同孔洞形状红砂岩的破坏机理,单向应力条件下,孔洞的存在导致试件的峰值应力明显下降,而孔洞的形状也直接影响试件的峰值应力强度,马蹄形孔洞试件强度最大、其次是圆形孔洞试件、最后是矩形孔洞试件;双向应力条件下,进一步研究围压对不同孔洞试件的破坏机理,与单向应力不同的是围压主要限制了裂缝扩展。(4)结合实际的工程研究光面爆破,引入人工边界建立离散元模型,从炸药埋深、装药量以及爆炸时间三个方面分析对于爆破的影响,根据工程概况模拟光面控制爆破,模拟结果表明:模型能够有效的确保开挖区岩石的爆破工作且完整的保留炸孔周围的岩体。
孙元田[7](2020)在《深部松散煤体巷道流变机理研究及控制对策》文中研究表明随着煤炭资源开采深度的增加,大量深部煤层巷道变形的时间效应显现加剧。对于围岩强度极低的松散煤层巷道,流变大变形现象十分普遍。鉴于此,本文紧紧围绕松散煤体巷道流变问题,采用人工智能、室内实验、理论分析、工程调研、数值计算及现场试验相结合的研究方法,基于煤岩参数反演模型,实验室构建了等效松散煤体试样,揭示了松散煤体的流变特性,建立了符合该类煤体的流变模型,反演了巷道煤体流变参数并揭示了巷道流变机理,提出了旋喷注浆加固松散煤体的控制对策并试验其可行性,探索了旋喷加固技术抑制巷道流变机理,为研究与治理松散煤体巷道提供了新的思路。本文的主要研究内容和成果如下:(1)搭建了煤岩体参数反演的算法模型。在分析参数的反演必要性前提下,采用人工智能手段对本文松散煤体研究涉及的两类物理力学参数即“构建参数”和“流变参数”进行反演模型搭建。将机器学习的支持向量机算法和高效寻优的生物启发式天牛须算法有机结合起来,进一步的建立起基于天牛须搜索的进化支持向量机参数反演模型(BAS-ESVM),确定了该模型反演实现的主要步骤。其中天牛须算法不仅对支持向量机的参数(核参数和罚参数)进行调优形成进化支持向量机(ESVM),还对待反演参数进行寻优输出。利用该模型对室内煤体构建的参数和巷道煤体的流变参数进行了精确反演。(2)提出了室内构建煤试件等效于现场松散煤体的方法。鉴于典型的松散煤层实际赋存状态,常规手段难以对其开展煤岩物理力学试验。该法以松散煤体坚固性为纽带,旨在将室内的成型煤体的孔隙率和强度与现场煤体孔隙率和强度等效。实验室测定了现场煤体的孔隙率(9.8%)和坚固性系数的反算强度(2.5MPa),并提出了成型煤体的孔隙率测定方法。理论分析确定了“成型压力、成型时间和成型水分(含水率)”为煤体成型过程中的关键影响参数,确定了煤体成型工艺并分析了成型机理及影响成型效果的因素,得到了煤体成型过程中的三阶段曲线即“初始压密变形、塑性变形及弹性变形阶段”。通过试验得到成型煤体的孔隙率和强度样本数据,揭示了成型煤体破坏的五阶段曲线即“孔隙裂隙压密、弹性变形、稳定破裂、加速破坏和峰后破坏阶段”。基于“BAS-ESVM”模型反演得到了现场原煤孔隙率和强度下的实验室型煤体构建参数即成型压力23.7MPa,成型时间33.5 min,含水率4.82%。按照该参数成功建立起试验煤体,成型煤体测试强度为2.52 MPa,孔隙率为10%,与原煤高度接近,验证了该模型和参数的合理准确性。(3)揭示了松散煤体流变特性并建立了相适应的流变模型。基于已构建的高度等效现场的松散煤体试样,采用分级加载方法,测得其单轴流变全过程蠕变曲线,揭示了松散煤体的流变变形特性即松散煤体存在“瞬时变形、减速蠕变、等速蠕变及加速蠕变阶段,卸载后存在残余变形”。得到了试样轴向四阶段应力应变规律即“孔隙裂隙压密阶段、线性变形阶段、裂隙孔隙发育阶段、加速破坏阶段”,分析了蠕变煤体受长时蠕变损伤下的等时应力应变曲线和瞬时加载变形模量规律。在松散煤体流变元件模型选取原则指导下,提出了适合松散煤体流变特征的改进型CVISC流变模型,推导了相关蠕变方程及其差分形式。提出了对添加的粘性单元参数计算方法,对松散煤体的流变参数进行了辨识,后经数值模型分析,验证了所提出模型的合理与正确性。(4)反演了深部巷道松散煤体流变参数并揭示了巷道流变机理。基于一个具有典型流变性质的松散煤层巷道工程案例,分析了其流变规律即该松散煤巷具有“前期减速大流变和后期等速大流变”特征,确定了帮部软弱松散煤体长时流变是巷道失稳破坏的关键因素。理论分析选取了适合松散煤体的流变模型及相关流变参数的取值范围,通过正交流变参数组合设计,并经三维巷道数值模拟计算,得到含有时间序列的巷道位移。基于现场流变位移数据,通过“BAS-ESVM”模型反演得到了实测变形下的巷道煤体流变参数,经正算验证了所反演的流变参数及整体模型的建立是合适与正确的。进一步,通过对该流变巷道围岩水平与垂直位移、最大主应力与最小主应力、塑性区扩展随时间的演化规律分析,揭示了松散煤体巷道的不稳定变形时间长,煤体内高应力积聚,塑性区扩展范围远超支护范围等破坏机理。(5)提出了高压旋喷加固流变巷道的技术对策并试验其对松散煤体的扩孔成桩效果。理论分析了控制流变巷道的根本是提高松散煤体的自身性质,探索性的提出通过高压旋喷技术深度改性松散煤体,从而抑制巷道流变。深入分析了高压旋喷的“剪切、拉伸及内损伤”破煤机理,讨论了高压射流在煤体中扩孔范围与关键影响因素,分析了水泥浆旋喷成桩作用与改性固结煤体机理。讨论了旋喷技术在深部松软煤层适用的可行性,计算选取了旋喷相关设备,分析了射流流量及压力对煤体作用,并在地面预先验证了设备和参数设置合理性。确定了两套旋喷工艺及流程,现场试验结果显示高压旋喷射流技术对坚硬的泥岩体扩孔范围有限,而对松散煤体扩孔成桩效果较好,尺寸在400 mm~500 mm左右,满足预加固支护要求,但也仍需优化选取试验地点和部分旋喷参数。(6)探索了旋喷加固控制松散煤巷方案并分析了其抑制流变机理。基于旋喷注浆成型桩体在松散煤层中的存在状态,实验室内构建了旋喷煤浆固结体,理论计算确定了煤与水泥浆液的合理比例为1.3,设计了煤浆混合物并测定了其坍落度。从宏观微观角度试验分析了水泥浆对煤体的改性作用,认为煤浆固结体是介于混凝土和煤体之间的在强度和延展性上具有优异性能的复合材料,试验确定了该材料力学参数的尺寸效应和抗流变的特性。提出了旋喷注浆加固巷道的设计思路、原则和关键技术,建立了以“旋喷改性加固为主体,联合喷射混凝土和U型棚强化”的松散煤层巷道控制方案并确定了相关参数,概括为“浅表改性、预先加固、提高承载、边放边抗、柔中有刚、多重支护”的基本控制思想。建立了含有旋喷加固体的三维数值模型,合理选取了本构模型和相关参数。探索了两种旋喷方案在巷道流变变形抑制、围岩应力优化及塑性区扩展控制上的机理,综合对比分析认为旋喷注浆加固松散煤体技术可以明显降低顶板和帮部变形,最大分别减小69%和78%;减少巷道稳定时间,从60天减少至15天;优化围岩应力,应力集中系数可最大降低35%;大幅度减小围岩塑性区,顶板塑性区范围减小84%,帮部塑性区范围最大降低42%;对松散煤巷流变的研究与治理进行了新的尝试并提供了新的思路。该论文有图130幅,表39个,参考文献282篇。
赵浩杨[8](2020)在《引汉济渭深埋隧洞围岩稳定性安全分析》文中研究说明水利水电、铁路、公路、矿山、国防、资源储备等诸多领域,都有大量的岩体地下工程和边坡工程。据不完全统计,我国近几年每年新修建的水工隧洞就有500多公里,铁路和公路隧道长度达到4000多公里。传统的围岩稳定性分析,无论是数值分析还是理论分析,都是正分析的过程,往往都是采用经验类比确定围岩力学参数,存在不准确性和一定的安全隐患。所以,在实际工程中,通过获得工程的监测数据反分析得到岩体力学参数,进行围岩稳定性安全分析。本文以引汉济渭工程秦岭深埋隧洞为背景,收集实际工程现场的监测数据,进行回归分析预处理,结合有限元计算模型和BP神经网络-遗传算法智能系统,对隧洞围岩力学参数进行反分析。采用正交设计试验和均匀设计试验,对确定的力学参数(弹性模量、凝聚力、内摩擦角)在初始域内进行设计,获得多组参数样本带入到建立的有限元模型中,求出BP神经网络-遗传算法智能系统的训练样本和测试样本。采用遗传算法优化BP神经网络,解决其容易陷入训练时间过长和局部极小值等缺点。将有限元模型计算后的结果作为训练样本和测试样本,构建BP神经网络-遗传算法智能系统。将得到的优化后的力学参数带入有限元模型,进行隧洞围岩开挖前、开挖后和支护后的应力应变、位移变形、塑性区分析,达到围岩稳定性安全分析与信息化施工的目的。研究成果对施工方法变更、预留变形量的确认和修改、施工工序的更改具有一定的参考价值。
秦健[9](2020)在《基于改进PSO算法和神经网络的智能位移反分析法及应用》文中研究说明位移反分析法作为一种确定岩土工程计算参数的新型分析方法,自问世以来因其强大实用性而备受关注,在许多工程中得到了应用,但是传统的位移反分析法也存在计算复杂和反演效率低等问题。智能位移反分析法被提出来克服这些缺点,该类方法通过将人工智能方法与传统位移反分析法结合,可同时完成对岩体力学参数的估计和本构模型的辨识,相比传统方法具有简便实用、计算精度高等特点。本文以浙江金华里岩垄坑1号隧道工程为依托,采用Midas/GTS有限元模拟,基于神经网络和粒子群优化算法对智能位移反分析方法及其应用开展了如下工作:(1)从人工神经网络和粒子群优化算法的基本原理出发,针对BP神经网络和PSO算法易陷入局部最优的问题,在惯性权重随算法运行状态发生变化的同时对粒子位置进行自适应变异,改进标准PSO算法并利用改进算法优化BP神经网络权值和阈值,通过对改进PSO-BP算法进行非线性函数拟合实验,验证改进算法的有效性。(2)提出一种基于改进PSO算法和神经网络的智能位移反分析方法,采用正交和均匀试验设计方法确定试验方案,通过Midas/GTS建立隧道有限元计算模型获得BP神经网络的训练样本,利用改进PSO算法对BP网络进行训练,建立起待反演参数与实测位移间的非线性关系,并搜索最优反演参数。随后将此方法应用于里岩垄坑1号隧道围岩力学参数反分析中,验证所建立的智能位移反分析方法的有效性和可靠性。(3)基于里岩垄坑1号隧道位移反分析结果,采用有限元强度折减法对不同的导坑形状、跨度和中导洞分块方案下的隧道稳定安全系数进行计算,通过对不同工况下的安全系数进行对比分析,确定里岩垄坑1号隧道的最优双侧壁导坑设计方案。本文结合工程实际,基于神经网络和改进PSO算法建立了一种新型实用的智能位移反分析方法,为反分析方法在工程预测、动态反馈设计和可靠度评价等方面的推广应用奠定了技术基础。
白锦文[10](2019)在《复合残采区遗留群柱失稳致灾机理与防控研究》文中研究表明复合残采区遗留煤柱在空间上密集分布、形态各异、相互影响、错综复杂且尺寸不一,以群落的形式组合形成遗留群柱。复合残采区遗留群柱留设的初衷是为了承载覆岩载荷,且保障采场的长期稳定性。然而,在覆岩载荷的长期作用下,复合残采区遗留煤柱会发生由表及里的破裂,进而使得承载能力逐渐减弱,可能引发群柱体系的瞬时破坏或“多米诺骨牌”失稳,导致覆岩垮落、地表塌陷、动压冲击或瓦斯外泄等灾害,威胁邻近区域遗煤资源安全高效开采。本文针对上述技术难题,综合运用岩石力学、结构力学、系统科学、数值力学、采矿学和矿山压力与岩层控制等交叉学科理论,采用室内力学实验、数值模拟和理论分析等相结合的方法,分析了复合残采区承载体系失稳致灾的诱因,研究了复合残采区遗留群柱的失稳致灾特征,揭示了复合残采区遗留群柱的失稳致灾机理,凝练出复合残采区遗留群柱失稳致灾的关键柱的理论,并开发了复合残采区遗留群柱的失稳防控技术方法。论文的主要研究成果有:(1)提出了多元煤岩结构体的基本概念——复合残采区遗留群柱及其顶板岩层、底板岩层或层间岩层所共同组成的具有耦合作用关系的承载结构体。多元煤岩结构体中煤体元件内部更容易且更早产生破裂与损伤,岩体元件内部的损伤破坏相对滞后,且主要由煤体元件的初始破裂所诱发;同时,煤体元件比岩体元件的损伤破坏程度更严重。煤体元件的初始破坏和岩体元件的联动破坏在加载过程中相互作用,最终导致多元煤岩结构体发生失稳破坏。复合残采区遗留煤柱和及其围岩的耦合作用关系体现在:一方面,遗留煤柱的初始失稳诱发采场围岩的联动破坏;另一方面,采场围岩的卸压释能加速遗留煤柱的失稳破坏。遗留煤柱为复合残采区承载体系失稳致灾的诱因。(2)根据遗留群柱的分布层位和空间差异性,复合残采区遗留群柱可以分为串联遗留群柱和并联遗留群柱。串联遗留群柱是指复合残采区不同层位分布的重叠遗留煤柱群。并联遗留群柱是指复合残采区特定层位分布的平行遗留煤柱群。单轴抗压强度和弹性模量均是串联/并联遗留群柱失稳破坏的影响因素。串联遗留群柱通常会随着低强度或低模量煤柱的局部破坏发生系统失稳。并联群柱试样通常由低强度或高模量煤柱的局部破坏而引发,并随着高强度或低模量煤柱的破坏发生系统失稳。(3)串联遗留群柱在失稳破坏过程中表现出明显的非均衡变形特性,“主体变形柱”可以用来表征串联遗留群柱的非均衡变形特性。并联遗留群柱在失稳破坏过程中表现出明显的非均衡承载特性,“主体承载柱”可以用来表征并联遗留群柱的非均衡承载特性。串联遗留群柱通常由于“主体变形柱”的演变而发生体系失稳。串联群柱体系失稳致灾的临界条件为:上部煤柱和下部煤柱的切线刚度之和等于0,即fu’(u u)+fb’(u b)=0。并联遗留群柱通常由于“主体变形柱”的演变而发生体系失稳。并联群柱体系失稳致灾的临界条件为:左边煤柱和右边煤柱的切线刚度之和等于0,即fl’(u l)+fr’(u r)=0。在此基础上,凝练出复合残采区遗留群柱的“最弱失稳致灾模式”——复合残采区遗留群柱体系的整体失稳最先发生在稳定性最弱的遗留煤柱中。复合残采区中稳定性最弱的遗留煤柱发生局部失稳是遗留群柱体系发生整体破坏的基本前提。(4)界定了遗留群柱失稳致灾关键柱的基本概念:复合残采区最先可能发生局部失稳的遗留煤柱。“关键柱”之所以“关键”,是因为唯有复合残采区“关键柱”发生局部失稳,邻近区域稳定性稍强的遗留煤柱的失稳破坏才可能被活化,复合残采区遗留群柱的整体失稳也才可能发生;基于关键柱的最小等效宽度和载荷扩散最大距离,提出了关键柱判别的主要步骤与技术流程,开发了基于Python语言的遗留群柱失稳关键柱判别软件——KPDS软件;探讨了关键柱局部失稳引发的载荷响应特征,发现关键柱局部失稳会引发载荷向最邻近遗留煤柱中转移与扩散,进而引发进一步的失稳破坏,并最终可能导致遗留群柱体系的多米诺链式失稳与破坏,形成了复合残采区遗留群柱失稳致灾的关键柱理论。(5)复合残采区遗留群柱失稳防控时需要遵循“均匀化”和“动态化”的防控思想。开发了关键柱柱旁充填失稳防控的技术方法,揭示了关键柱柱旁充填失稳防控核心机理,分别确定了柱旁充填后“关键柱-柱旁充填体”耦合承载体所承担的载荷及柱旁充填体对关键柱产生的侧向约束力,确定了关键柱柱旁充填体的主要材料、抗压强度、临界宽度和基本形态等,从“关键柱-柱旁充填体”的应力分布特征和塑性区分布两个方面评价了关键柱柱旁充填的效果。
二、岩土本构模型智能识别的若干研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、岩土本构模型智能识别的若干研究(论文提纲范文)
(1)复杂地质条件下深埋引水隧洞围岩参数反演与蠕变分析研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 流变理论研究方面 |
1.2.2 流变数值模拟方面 |
1.2.3 参数反演方面 |
1.3 研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 创新点 |
1.3.3 技术路线 |
第2章 围岩蠕变本构模型选择 |
2.1 岩石的流变特性 |
2.1.1 岩石的蠕变特性 |
2.1.2 蠕变模型理论 |
2.2 岩石模型的比较分析 |
2.3 蠕变模型选择 |
2.4 本章小结 |
第3章 复杂地质条件下隧洞围岩参数反演分析方法 |
3.1 位移反分析问题的提出 |
3.2 总体框架 |
3.3 模型融合与方法实现 |
3.3.1 最小二乘法与岭回归 |
3.3.2 XGBoost |
3.3.3 随机森林 |
3.3.4 支持向量机(SVM) |
3.3.5 无监督算法的最邻近算法(KNN) |
3.3.6 模型融合与实现 |
3.4 工程实例分析 |
3.4.1 工程概况 |
3.4.2 正交试验设计 |
3.4.3 仿真模型建立与计算 |
3.4.4 参数敏感性分析 |
3.4.5 参数反演计算过程与验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 蠕变对TBM管片支护体系及过渡断面影响研究 |
4.1 FLAC3D基本简介 |
4.1.1 FLAC3D求解过程 |
4.1.2 FLAC3D蠕变模块简述 |
4.2 模型建立与关键参数 |
4.2.1 基本假定 |
4.2.2 模型建立 |
4.2.3 关键参数 |
4.3 计算模拟过程 |
4.4 计算结果和分析 |
4.4.1 蠕变条件下的施工期位移分析 |
4.4.2 长期蠕变分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(2)基于传感型土工带多元信息的路基内部灾变定位、前兆辨识及预警方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 课题国内外研究现状 |
1.3 目前存在的问题 |
1.4 主要研究内容与创新点 |
第二章 SEGB的基本性质及本构模型 |
2.1 引言 |
2.2 SEGB试件制备 |
2.3 SEGB的单轴拉伸应力-应变本构模型 |
2.4 SEGB的拉敏效应模型 |
2.5 SEGB的流变本构模型 |
2.6 本章小结 |
第三章 SEGB在应变硬化筋土界面中多元信息的获取与分析 |
3.1 引言 |
3.2 筋土界面应变硬化本构模型 |
3.3 应变硬化筋土界面中的SEGB荷载传递方程推导及其解法 |
3.4 拉拔试验验证与结果分析 |
3.5 SEGB应变硬化模型的局限性讨论 |
3.6 本章小结 |
第四章 SEGB在应变软化筋土界面中多元信息的获取与分析 |
4.1 引言 |
4.2 筋土界面应变软化本构模型 |
4.3 SEGB在应变软化筋土界面中的拉拔荷载传递方程及其解法 |
4.4 拉拔试验结果对比与分析 |
4.5 SEGB应变软化模型的局限性讨论 |
4.6 本章小结 |
第五章 基于SEGB的路基内部灾变前兆信息表征与判识 |
5.1 引言 |
5.2 拉拔试验与结果分析 |
5.3 SEGB分布式测量结果及多元信息分析 |
5.4 SEGB失效模式的临界状态分析 |
5.5 SEGB在不同失效模式前的变形特征 |
5.6 边界条件对试验结果的讨论 |
5.7 本章小结 |
第六章 基于SEGB的灾变预警方法及预警系统研发 |
6.1 引言 |
6.2 基于SEGB的路基灾变定位、前兆辨识及预警方法 |
6.3 SEGB数据的跳变拐点检测——自适应滑动窗口法 |
6.4 基于SEGB的安全预警系统的开发难点及解决方案 |
6.5 基于SEGB的岩土工程安全监测预警系统软、硬件开发 |
6.6 本章小结 |
第七章 加筋土挡墙破坏性模型试验研究 |
7.1 引言 |
7.2 足尺模型试验平台的搭建 |
7.3 试验方案与步骤 |
7.4 足尺模型实验结果 |
7.5 本章小结 |
第八章 SEGB加筋路基的全寿命监测及预警现场试验 |
8.1 引言 |
8.2 工程概况 |
8.3 SEGB及排扣式嵌固格栅铺设 |
8.4 有限元建模及模型参数 |
8.5 有限元模拟结果与讨论 |
8.6 安全监控系统的应用及评价 |
8.7 有限元模拟及现场试验局限性的讨论 |
8.8 本章小结 |
第九章 结论与展望 |
9.1 主要结论 |
9.2 研究展望 |
附录 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间的学术成果 |
攻读学位期间参与的项目 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(3)土-岩二元结构路堑边坡失稳机理与智能预警研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 二元边坡研究现状 |
1.2.2 边坡智能预警研究现状 |
1.2.3 存在的问题 |
1.3 主要研究内容和技术路线 |
第二章 二元边坡的类型及失稳模式 |
2.1 依托工程及其工程地质条件 |
2.1.1 依托工程概述 |
2.1.2 工程地质条件 |
2.2 二元边坡类型 |
2.3 二元边坡失稳模式 |
2.4 小结 |
第三章 高寒阴湿区二元边坡温湿变化特征研究 |
3.1 概述 |
3.2 边坡温湿度现场监测研究 |
3.2.1 温湿度监测方案 |
3.2.2 温湿度监测结果分析 |
3.3 边坡湿度现场钻探试验研究 |
3.3.1 边坡湿度的钻探方案 |
3.3.2 边坡湿度的实验分析 |
3.4 二元边坡上覆土内水分入渗模式 |
3.5 小结 |
第四章 增湿对二元边坡岩土体工程性质的影响 |
4.1 概述 |
4.2 岩土体的类别及基本性质 |
4.2.1 边坡上覆土的类别及基本性质 |
4.2.2 全风化闪长岩的基本性质 |
4.3 增湿对土体抗剪性影响的试验研究 |
4.3.1 土样的三轴试验方案 |
4.3.2 土样三轴试验结果分析 |
4.3.3 土体应变强化本构模型数值反演 |
4.4 增湿对全风化岩抗剪性影响的试验研究 |
4.4.1 全风化岩的三轴试验方案 |
4.4.2 全风化岩的三轴试验结果分析 |
4.4.3 全风化岩应变强化本构模型数值反演 |
4.5 增湿对土-岩接触面抗剪性影响的试验研究 |
4.5.1 土-岩接触样的直剪试验方案 |
4.5.2 土-岩接触样的试验结果分析 |
4.6 边坡其它风化等级岩体类型及其性质参数 |
4.6.1 边坡其它风化等级的岩体类型 |
4.6.2 基于Hoek-Brown-GSI法的岩体强度参数确定方法 |
4.6.3 基于Hoek-Diederichs法的岩体变形模量确定方法 |
4.6.4 边坡其它风化等级岩体的调查及性质参数计算 |
4.7 湿润环境对边坡其它风化等级岩体的性质参数影响分析 |
4.8 小结 |
第五章 典型二元边坡的破坏机制研究 |
5.1 概述 |
5.2 基于离心模型试验的二元边坡破坏机制 |
5.2.1 试验目的及原理 |
5.2.2 试验方案 |
5.2.3 试验结果分析 |
5.3 离心模型试验工况的二元边坡破坏机制数值模拟分析 |
5.3.1 数值模拟目的及方案 |
5.3.2 数值模拟结果分析 |
5.4 水分入渗下二元边坡的破坏机制分析 |
5.4.1 分析目的及方案 |
5.4.2 缓顺倾接触面型二元边坡破坏机制 |
5.4.3 陡顺倾接触面型二元边坡破坏机制 |
5.4.4 反倾接触面型二元边坡破坏机制 |
5.5 小结 |
第六章 二元边坡监测敏感部位与监测量变化模式 |
6.1 概述 |
6.2 边坡监测变量类型 |
6.3 边坡监测敏感部位 |
6.3.1 坡表单点位移监测敏感部位 |
6.3.2 格构梁混凝土应变监测敏感部位 |
6.3.3 两点相对位移监测敏感部位 |
6.3.4 锚杆(索)监测敏感部位 |
6.3.5 倾斜度监测敏感部位 |
6.4 边坡监测量变化模式 |
6.4.1 锚杆轴力变化模式 |
6.4.2 锚索拉力变化模式 |
6.4.3 位移变化模式 |
6.4.4 混凝土应变变化模式 |
6.5 小结 |
第七章 路基边坡智能预警云平台 |
7.1 概述 |
7.2 监测量预警值的确定方法 |
7.2.1 经验法 |
7.2.2 预演-回归分析法 |
7.2.3 预演-支持向量机法 |
7.3 边坡智能预警系统组成部分 |
7.4 路基边坡智能预警云平台开发 |
7.4.1 云平台开发环境 |
7.4.2 云平台系统框架结构及分步设置 |
7.4.3 云平台监测数据远程接收 |
7.5 路基边坡智能预警APP用户登录界面 |
7.6 小结 |
第八章 二元边坡监测预警工程案例 |
8.1 概述 |
8.2 监测边坡概况及智能预警系统 |
8.2.1 监测边坡概况 |
8.2.2 边坡智能预警系统 |
8.3 边坡监测量多级预警值的确定 |
8.3.1 基于经验法确定边坡监测量多级预警值 |
8.3.2 基于预演-支持向量机法确定边坡监测量多级预警值 |
8.4 监测结果分析及边坡稳定性评价 |
8.4.1 深部相对位移监测结果分析 |
8.4.2 锚杆轴力监测结果分析 |
8.4.3 格构混凝土应变监测结果分析 |
8.5 小结 |
结论及展望 |
结论 |
创新点 |
展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(4)高应力作用下砂岩加卸载损伤本构模型及流变特性研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究意义与背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
1.4 技术路线 |
2 深部围岩三轴加卸载能量演化规律分析 |
2.1 试样制备与试验仪器 |
2.2 加载路径下岩石三轴压缩试验 |
2.3 不同卸载路径下岩石的三轴试验 |
2.4 本章小结 |
3 加卸载条件下岩石损伤本构模型研究 |
3.1 岩石损伤本构模型研究理论 |
3.2 加载应力路径下岩石损伤本构模型 |
3.3 卸围压应力路径下砂岩损伤本构模型 |
3.4 本章小结 |
4 加卸载条件下砂岩蠕变特性试验 |
4.1 试验设备及试验方案 |
4.2 单试件分别加载蠕变试验结果分析 |
4.3 单试件逐级加载蠕变试验结果分析 |
4.4 卸围压蠕变试验 |
4.5 本章小结 |
5 岩石非线性黏弹塑性蠕变模型研究 |
5.1 砂岩非定常蠕变模型研究 |
5.2 基于耗散能理论加速蠕变模型研究 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
查新证明 |
学位论文数据集 |
(5)基于离散元的堆石料宏细观参数智能反分析及其工程应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 工程中反分析问题及其适定性研究进展 |
1.2.2 堆石料宏观本构模型参数反分析研究进展 |
1.2.3 堆石料细观接触模型参数标定研究进展 |
1.2.4 工程尺度的离散元方法应用研究进展 |
1.2.5 人工智能算法研究进展 |
1.3 研究问题的提出 |
1.4 研究内容和技术路线 |
1.5 主要创新点 |
2 基于结构监测数据的堆石料宏观本构模型参数反分析 |
2.1 堆石料材料特性 |
2.2 堆石料材料的多尺度描述 |
2.3 堆石料宏观本构模型参数自适应反分析 |
2.3.1 堆石料本构模型 |
2.3.2 HS-MMRVM算法基本原理 |
2.3.3 堆石料宏观参数自适应反分析模型构建 |
2.3.4 堆石料宏观参数自适应反分析模型应用实例 |
2.4 堆石料宏观本构模型参数不确定性反分析 |
2.4.1 蒙特卡洛随机有限元基本原理 |
2.4.2 基于RVM和随机有限元的不确定性反分析模型构建 |
2.4.3 不确定性反分析模型应用实例 |
2.5 本章小结 |
3 基于室内三轴试验数据的堆石料细观接触模型参数标定 |
3.1 堆石料离散元模拟 |
3.1.1 离散元模拟的关键技术 |
3.1.2 堆石料细观接触模型 |
3.1.3 堆石料离散元三轴试样生成 |
3.2 堆石料细观参数对其变形特性影响分析 |
3.2.1 堆石料变形特性影响因素分析 |
3.2.2 堆石料细观参数的影响机理分析 |
3.2.3 堆石料变形特性曲线关联分析 |
3.3 单围压下基于应力应变曲线的堆石料细观接触模型参数标定 |
3.3.1 QGA-SVM算法基本原理 |
3.3.2 基于应力应变曲线的细观参数标定模型构建 |
3.3.3 基于应力应变曲线的细观参数标定模型应用实例 |
3.4 多围压下基于宏观本构模型参数的堆石料细观接触模型参数标定 |
3.4.1 基于宏观参数的细观参数标定模型构建 |
3.4.2 基于宏观参数的细观参数标定模型应用实例 |
3.5 堆石料三轴试验细观机理分析 |
3.5.1 堆石料破裂特性分析 |
3.5.2 堆石料细观组构特性的定性与定量分析 |
3.6 本章小结 |
4 基于结构监测数据的堆石料细观接触模型参数标定 |
4.1 基于结构监测数据的细观参数标定模型 |
4.1.1 基于结构监测数据的标定模型可行性 |
4.1.2 基于结构监测数据的标定模型目标函数 |
4.1.3 基于结构监测数据的标定模型构造 |
4.2 基于结构监测数据的细观参数标定模型应用实例 |
4.2.1 堆石料宏细观数值模型构建 |
4.2.2 堆石料细观参数标定结果分析 |
4.3 基于细观参数标定的堆石坝离散元数值仿真研究初探 |
4.3.1 堆石坝离散元模拟的关键问题及其解决方案 |
4.3.2 堆石坝离散元与有限元模拟结果分析 |
4.4 堆石料宏细观参数反分析软件开发 |
4.4.1 反分析软件结构设计 |
4.4.2 反分析软件功能设计 |
4.5 本章小结 |
5 基于细观参数标定结果的堆石边坡失稳演变过程离散元分析 |
5.1 堆石边坡工程案例背景 |
5.2 堆石边坡细观接触模型及其参数标定 |
5.3 堆石边坡施工工况分析 |
5.3.1 施工工况离散元模型构建 |
5.3.2 施工工况失稳演变过程分析 |
5.4 堆石边坡运行工况分析 |
5.4.1 运行工况离散元模型构建 |
5.4.2 运行工况失稳演变过程分析 |
5.5 堆石边坡滚石工况分析 |
5.5.1 滚石工况离散元模型构建 |
5.5.2 滚石工况运动分析 |
5.6 堆石边坡地震工况分析 |
5.6.1 离散元粘性边界基本原理及其构建 |
5.6.2 不同边界条件下的离散元模型动力响应分析 |
5.6.3 堆石边坡工程地震时程分析 |
5.7 堆石边坡工程措施实施效果分析 |
5.7.1 工程措施的离散元模型构建 |
5.7.2 不同混凝土挡墙高度下运行工况分析 |
5.7.3 不同混凝土挡墙高度下滚石工况分析 |
5.8 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间主要研究成果 |
(6)基于离散元方法的红砂岩破坏机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 细观参数智能识别方法研究现状 |
1.2.2 含孔洞红砂岩破坏机理研究现状 |
1.2.3 岩体爆破研究现状 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 细观参数敏感性分析 |
2.1 颗粒流离散元程序 |
2.2 颗粒流程序接触本构模型 |
2.2.1 平行黏结本构模型 |
2.2.2 平直节理本构模型 |
2.2.3 选取本构模型 |
2.3 平直节理本构模型敏感性分析 |
2.3.1 弹性模量敏感性分析 |
2.3.2 刚度比敏感性分析 |
2.3.3 抗拉强度敏感性分析 |
2.3.4 黏聚力敏感性分析 |
2.3.5 摩擦系数敏感性分析 |
2.4 平直节理本构模型UCS/TS值验证 |
2.5 本章小结 |
第三章 BP神经网络智能识别细观参数 |
3.1 红砂岩室内单轴加载试验 |
3.1.1 试件的采样及设备选取 |
3.1.2 试验结果分析 |
3.2 选取适合智能算法 |
3.3 BP神经网络 |
3.3.1 网络建立流程 |
3.3.2 建立神经网络 |
3.3.3 网络反演能力验证 |
3.4 室内试验验证网络 |
3.5 本章小结 |
第四章 含孔洞红砂岩破坏机理离散元研究 |
4.1 含孔洞红砂岩破坏机理研究 |
4.2 建立含孔洞红砂岩离散元模型 |
4.3 单轴压缩含孔洞红砂岩破坏机理研究 |
4.3.1 单轴压缩含孔洞红砂岩应力-应变曲线对比 |
4.3.2 单轴压缩含孔洞红砂岩破坏过程分析 |
4.3.3 单轴压缩含孔洞红砂岩位移场及应力场分析 |
4.4 双轴压缩含孔洞红砂岩破坏机理研究 |
4.4.1 双轴压缩含孔洞红砂岩应力-应变曲线对比 |
4.4.2 双轴压缩含孔洞红砂岩破坏过程分析 |
4.4.3 双轴压缩含孔洞红砂岩位移场分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 岩体光面爆破离散元模拟及工程应用 |
5.1 工程概况 |
5.2 边坡光面爆破方案设计 |
5.2.1 光面爆破原理 |
5.2.2 光面爆破方案设计 |
5.3 光面爆破离散元模拟 |
5.3.1 建立爆破离散元模型 |
5.3.2 边界选取及阻尼设定 |
5.3.3 数值模型建立 |
5.3.4 爆破机理离散元分析 |
5.4 主要参数对光面爆破影响分析 |
5.4.1 埋深对爆破影响分析 |
5.4.2 单孔药量对爆破影响分析 |
5.4.3 爆破时间对爆破影响分析 |
5.5 工程应用 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(7)深部松散煤体巷道流变机理研究及控制对策(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 目前研究存在的不足 |
1.4 研究内容与方法 |
2 煤岩体参数反演的算法及模型 |
2.1 参数反演的意义及对象 |
2.2 支持向量机原理 |
2.3 天牛须算法原理 |
2.4 进化支持向量机(ESVM) |
2.5 煤岩参数反演的BAS-ESVM模型 |
2.6 本章小结 |
3 实验室构建等效松散煤体 |
3.1 典型松散煤层实际赋存状态 |
3.2 成型煤体等效于现场松散煤体的方法 |
3.3 原煤分筛与含水率测定 |
3.4 实验室成型煤体及样本构建 |
3.5 基于BAS-ESVM反演模型构建等效型煤 |
3.6 本章小结 |
4 松散煤体流变特性与模型研究 |
4.1 煤体试样单轴流变试验 |
4.2 流变特性试验结果与分析 |
4.3 松散煤体蠕变方程的建立 |
4.4 松散煤体流变模型参数辨识 |
4.5 本章小结 |
5 深部巷道松散煤体流变参数反演与机理分析 |
5.1 典型松散煤巷流变工程案例 |
5.2 基于BAS-ESVM模型的巷道煤体流变参数反演 |
5.3 流变参数反演结果分析 |
5.4 松散煤体巷道流变失稳演化机理研究 |
5.5 本章小结 |
6 高压旋喷加固松散煤体现场试验研究 |
6.1 高压旋喷注浆破煤与加固机理 |
6.2 高压水平旋喷扩孔成桩现场试验 |
6.3 试验结果与分析 |
6.4 本章小结 |
7 煤巷旋喷加固数值模拟研究 |
7.1 煤浆固结体物理力学性质测试 |
7.2 高压旋喷加固技术方案初步设计 |
7.3 旋喷加固巷道数值模型建立 |
7.4 旋喷加固控制巷道流变机理分析 |
7.5 旋喷加固技术方案优化及控制效果分析 |
7.6 支护方案的综合对比分析 |
7.7 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(8)引汉济渭深埋隧洞围岩稳定性安全分析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 力学参数位移反分析研究现状 |
1.2.2 岩体力学参数反分析智能化研究现状 |
1.2.3 围岩稳定性安全分析研究现状 |
1.3 研究目的及意义 |
1.4 研究内容和技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
2 隧洞围岩力学参数反分析的理论与方法 |
2.1 隧洞围岩力学参数反分析的概念及意义 |
2.1.1 反分析的基本概念 |
2.1.2 反分析的分类 |
2.1.3 反分析的意义 |
2.2 力学参数反分析的常用方法 |
2.2.1 确定性分析法 |
2.2.2 非确定性反分析方法 |
2.2.3 智能反分析法 |
2.3 力学参数反分析的关键因素 |
2.4 力学参数反分析流程 |
2.5 本章小结 |
3 遗传算法-BP神经网络力学参数智能反分析系统的建立 |
3.1 人工神经网络原理 |
3.1.1 人工神经网络概述 |
3.1.2 人工神经元模型 |
3.1.3 激活传递函数 |
3.1.4 单层神经网络模型结构 |
3.1.5 多层神经网络结构模型 |
3.1.6 人工神经网络的训练 |
3.1.7 人工神经网络的分类 |
3.2 BP神经网络 |
3.2.1 BP神经网络概述 |
3.2.2 BP神经网络传递函数 |
3.2.3 BP神经网络的学习函数 |
3.2.4 BP神经网络的训练函数 |
3.2.5 BP神经网络的误差函数 |
3.2.6 BP神经网络的结构设计 |
3.2.7 正交设计试验 |
3.2.8 均匀设计试验 |
3.3 遗传算法 |
3.3.1 遗传算法基本思想 |
3.3.2 遗传算法的提点 |
3.3.3 遗传算法基本操作和步骤 |
3.3.4 遗传算法性能测试 |
3.4 遗传算法优化人工神经网络及编程 |
3.5 本章小结 |
4 引汉济渭秦岭深埋隧洞概况与监测数据处理分析 |
4.1 工程概况和工程地质条件 |
4.1.1 工程概况 |
4.1.2 工程地质条件 |
4.2 监测数据分析处理 |
4.3 本章小结 |
5 力学参数反分析及围岩稳定性安全分析 |
5.1 反分析力学参数的确定 |
5.2 有限元数值计算模型建立 |
5.3 样本构造 |
5.4 力学参数反分析 |
5.5 无支护条件下隧洞围岩稳定性安全分析 |
5.6 支护条件下隧洞围岩稳定性安全分析 |
5.7 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间的研究成果 |
致谢 |
(9)基于改进PSO算法和神经网络的智能位移反分析法及应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 位移反分析法国内外研究现状 |
1.2.1 位移反分析法国外研究现状 |
1.2.2 位移反分析法国内研究现状 |
1.3 大断面浅埋偏压隧道稳定性分析研究现状 |
1.4 本文的研究内容与技术路线 |
1.4.1 本文的研究内容 |
1.4.2 本文的技术路线 |
第二章 岩土工程位移反分析的基本理论与方法 |
2.1 位移反分析的基本概念及分类 |
2.1.1 位移反分析的基本概念 |
2.1.2 位移反分析的分类 |
2.2 位移反分析的常用方法 |
2.2.1 确定性位移反分析法 |
2.2.2 非确定性位移反分析法 |
2.2.3 智能位移反分析法 |
2.3 本章小结 |
第三章 基于改进粒子群算法的BP神经网络优化 |
3.1 人工神经网络 |
3.1.1 人工神经元模型 |
3.1.2 人工神经网络模型 |
3.1.3 BP神经网络 |
3.2 粒子群优化算法(PSO)及其改进 |
3.2.1 标准粒子群优化算法 |
3.2.2 标准粒子群优化算法的改进 |
3.3 改进PSO算法优化BP神经网络 |
3.3.1 改进PSO算法优化BP神经网络的运行步骤与流程 |
3.3.2 非线性函数拟合实验 |
3.3.3 非线性函数拟合实验结果分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于改进粒子群算法和神经网络的智能位移反分析法 |
4.1 前言 |
4.2 训练和测试样本的建立 |
4.2.1 训练样本的建立 |
4.2.2 测试样本的建立 |
4.3 BP神经网络的优化 |
4.3.1 粒子位置的编码方法 |
4.3.2 适应度函数 |
4.4 围岩力学参数的反分析计算 |
4.5 工程实例分析 |
4.5.1 里岩垄坑1号隧道工程概况 |
4.5.2 里岩垄坑1号隧道监控量测数据分析 |
4.5.3 隧道计算模型和训练样本的建立 |
4.5.4 围岩力学参数的反分析计算 |
4.6 本章小结 |
第五章 基于位移反分析和强度折减法的双侧壁导坑法优化分析 |
5.1 前言 |
5.2 有限元强度折减法 |
5.2.1 基本原理 |
5.2.2 安全系数的转换 |
5.2.3 强度折减法的隧道失稳判据 |
5.3 双侧壁导坑法优化分析研究方案 |
5.3.1 导坑形状跨度及中导洞分块方案 |
5.3.2 双侧壁导坑法优化分析计算步骤 |
5.4 隧道施工数值模拟 |
5.4.1 隧道计算模型 |
5.4.2 强度折减系数的确定 |
5.5 计算结果分析 |
5.5.1 最优导坑形状 |
5.5.2 最优导坑跨度 |
5.5.3 最优中导洞分块方案 |
5.5.4 最优双侧壁导坑设计方案 |
5.6 本章小结 |
结论与展望 |
1 结论 |
2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A (攻读学位期间发表论文目录) |
附录B (攻读学位期间参与的科研项目目录) |
(10)复合残采区遗留群柱失稳致灾机理与防控研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 煤岩组合体失稳研究现状 |
1.2.2 “煤(矿)柱-围岩”耦合作用研究现状 |
1.2.3 煤(矿)柱群体系稳定性研究现状 |
1.3 研究内容与技术思路 |
第二章 复合残采区承载体系的失稳致灾诱因 |
2.1 复合残采区承载体系的结构模型 |
2.1.1 单一残采区承载体系的结构模型 |
2.1.2 复合残采区承载体系的结构模型 |
2.2 多元煤岩结构体 |
2.2.1 多元煤岩结构体的概念 |
2.2.2 多元煤岩结构体的元件 |
2.2.3 多元煤岩结构体的类型 |
2.2.4 多元煤岩结构体的制备 |
2.2.5 多元煤岩结构体的物理性质 |
2.3 多元煤岩结构体破坏响应特征的实验研究 |
2.3.1 室内实验概况 |
2.3.2 多元煤岩结构体破坏“力-声-电”响应特征 |
2.4 多元煤岩结构体破坏响应特征的数值分析 |
2.4.1 数值模拟设计 |
2.4.2 多元煤岩结构体破坏力链演化特征 |
2.4.3 多元煤岩结构体破坏裂纹扩展特征 |
2.5 多元煤岩结构体的破坏机理 |
2.5.1 煤体元件的初始破坏机理 |
2.5.2 岩体元件的联动破坏机理 |
2.5.3 多元煤岩结构体的破坏机理 |
2.6 复合残采区承载体系的耦合作用关系 |
2.7 本章小结 |
第三章 复合残采区遗留群柱的失稳致灾特征 |
3.1 复合残采区遗留群柱的分类 |
3.1.1 并联遗留群柱 |
3.1.2 串联遗留群柱 |
3.2 串联遗留群柱失稳特征的实验研究 |
3.2.1 实验概况 |
3.2.2 串联群柱失稳的“力-声-电”响应特征 |
3.3 串联遗留群柱失稳特征的数值分析 |
3.3.1 数值模拟设计 |
3.3.2 串联遗留群柱失稳的力链演化特征 |
3.3.3 串联遗留群柱失稳的裂纹扩展特征 |
3.4 并联遗留群柱失稳特征的实验研究 |
3.4.1 实验概况 |
3.4.2 并联群柱失稳的“力-声-电”响应特征 |
3.5 并联遗留群柱失稳特征的数值分析 |
3.5.1 数值模拟设计 |
3.5.2 并联遗留群柱失稳的力链演化特征 |
3.5.3 并联遗留群柱失稳的裂纹扩展特征 |
3.6 本章小结 |
第四章 复合残采区遗留群柱的失稳致灾机理 |
4.1 串联遗留群柱的失稳致灾机理 |
4.1.1 串联遗留群柱失稳的非均衡变形特性 |
4.1.2 串联遗留群柱的失稳模型 |
4.1.3 串联遗留群柱的失稳致灾机理 |
4.2 并联遗留群柱的失稳致灾机理 |
4.2.1 并联遗留群柱失稳的非均衡承载特性 |
4.2.2 并联遗留群柱失稳模型 |
4.2.3 并联遗留群柱的失稳致灾机理 |
4.3 复合残采区遗留群柱的最弱失稳致灾模式 |
4.3.1 串联遗留群柱的失稳致灾模式 |
4.3.2 并联遗留群柱的失稳致灾模式 |
4.3.3 遗留群柱的最弱失稳致灾模式 |
4.4 本章小结 |
第五章 复合残采区遗留群柱失稳致灾的关键柱理论 |
5.1 关键柱的概念与特征 |
5.1.1 关键柱的概念 |
5.1.2 关键柱的特征 |
5.2 关键柱判别理论与方法 |
5.2.1 关键柱判别的主要步骤 |
5.2.2 关键柱判别的技术流程 |
5.3 关键柱判别的基本原则 |
5.3.1 区域性判别原则 |
5.3.2 相对性判别原则 |
5.3.3 复合性判别原则 |
5.3.4 动态性判别原则 |
5.4 关键柱的智能判别软件 |
5.4.1 KPDS软件的开发环境 |
5.4.2 KPDS软件的核心界面 |
5.5 关键柱局部失稳的载荷响应 |
5.5.1 遗留群柱-覆岩结构体系力学模型 |
5.5.2 关键柱与邻近遗留煤柱的载荷关系 |
5.5.3 关键柱局部失稳的载荷响应特征 |
5.6 本章小结 |
第六章 复合残采区遗留群柱的失稳防控 |
6.1 遗留群柱失稳防控的基本思想 |
6.1.1 均匀化思想——避免“关键柱”发生局部失稳 |
6.1.2 动态化思想——实现“关键柱”动态判别防控 |
6.2 关键柱柱旁充填失稳防控的技术方法 |
6.3 关键柱柱旁充填失稳防控的核心机理 |
6.3.1 “关键柱-柱旁充填体”耦合承载 |
6.3.2 柱旁充填体对关键柱的侧向约束 |
6.3.3 关键柱受力状态转变为应变强化 |
6.3.4 减弱了关键柱强度的长期劣化 |
6.4 关键柱柱旁充填失稳防控的技术参数 |
6.4.1 柱旁充填体的材料选取 |
6.4.2 柱旁充填体的抗压强度 |
6.4.3 柱旁充填体的临界宽度 |
6.4.4 柱旁充填体的基本形态 |
6.5 关键柱柱旁充填失稳防控的效果评价 |
6.5.1 “关键柱-充填体”的应力分布 |
6.5.2 “关键柱-充填体”的稳定性 |
6.6 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 研究结论 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
附表 |
致谢 |
攻读学位期间取得的学术成果 |
四、岩土本构模型智能识别的若干研究(论文参考文献)
- [1]复杂地质条件下深埋引水隧洞围岩参数反演与蠕变分析研究[D]. 何殷鹏. 青海大学, 2021(01)
- [2]基于传感型土工带多元信息的路基内部灾变定位、前兆辨识及预警方法研究[D]. 王艺霖. 山东大学, 2020(04)
- [3]土-岩二元结构路堑边坡失稳机理与智能预警研究[D]. 孙巍锋. 长安大学, 2020
- [4]高应力作用下砂岩加卸载损伤本构模型及流变特性研究[D]. 刘文博. 辽宁工程技术大学, 2020(01)
- [5]基于离散元的堆石料宏细观参数智能反分析及其工程应用研究[D]. 马春辉. 西安理工大学, 2020
- [6]基于离散元方法的红砂岩破坏机理研究[D]. 佟安. 北方工业大学, 2020(02)
- [7]深部松散煤体巷道流变机理研究及控制对策[D]. 孙元田. 中国矿业大学, 2020
- [8]引汉济渭深埋隧洞围岩稳定性安全分析[D]. 赵浩杨. 西安建筑科技大学, 2020(01)
- [9]基于改进PSO算法和神经网络的智能位移反分析法及应用[D]. 秦健. 长沙理工大学, 2020(07)
- [10]复合残采区遗留群柱失稳致灾机理与防控研究[D]. 白锦文. 太原理工大学, 2019