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Parameters Identification of Tunnel Jointed Surrounding Rock Based on Gaussian Process Regression Optimized by Difference Evolution Algorithm

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2021年第6期127卷 1177-1199页

作者： annan jiang Xinping Guo Shuai Zheng Mengfei Xu Highway and Bridge Institute Dalian Maritime UniversityDalian116026China

Due to the geological body uncertainty,the identification of the surrounding rock parameters in the tunnel construction process is of great significance to the calculation of tunnel *** ubiquitous-joint model and three-dimensional numerical simulation have advantages in the parameter identification of surrounding rock with weak planes,but conventional methods have certain problems,such as a large number of parameters and large time *** solve the problems,this study combines the orthogonal design,Gaussian process(GP)regression,and difference evolution(DE)optimization,and it constructs the parameters identification method of the jointed surrounding *** calculation process of parameters identification of a tunnel jointed surrounding rock based on the GP optimized by the DE includes the following ***,a three-dimensional numerical simulation based on the ubiquitous-joint model is conducted according to the orthogonal and uniform design parameters combing schemes,where the model input consists of jointed rock parameters and model output is the information on the surrounding rock displacement and ***,the GP regress model optimized by DE is trained by the data ***,the GP model is integrated into the DE algorithm,and the absolute differences in the displacement and stress between calculated and monitored values are used as the objective function,while the parameters of the jointed surrounding rock are used as variables and *** proposed method is verified by the experiments with a joint rock surface in the Dadongshan tunnel,which is located in Dalian,*** obtained calculation and analysis results are as follows:CR=0.9,F=0.6,NP=100,and the difference strategy DE/Best/1 is *** results of the back analysis are compared with the field monitored values,and the relative error is 4.58%,which is *** algorithm influencing factors are also discussed,and it is found that the local correlation

关键词： Gauss process regression differential evolution algorithm ubiquitous-joint model parameter identification orthogonal design

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Discontinuous mechanical behaviors of existing shield tunnel with stiffness reduction at longitudinal joints

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Frontiers of Structural and Civil Engineering 2023年第1期17卷 37-52页

作者： Xiang LIU Qian FANG annan jiang Dingli ZHANG Jianye LI Liaoning Key Laboratory of Marine Environmental Bridge and Tunnel Engineering Dalian Maritime UniversityDalian 116026China Key Laboratory for Urban Underground Engineering of Ministry of Education Beijing Jiaotong UniversityBeijing 100044China

An analytical model is proposed to estimate the discontinuous mechanical behavior of an existing shield tunnel above a new tunnel. The existing shield tunnel is regarded as a Timoshenko beam with longitudinal joints. The opening and relative dislocation of the longitudinal joints can be calculated using Dirac delta functions. Compared with other approaches, our method yields results that are consistent with centrifugation test data. The effects of the stiffness reduction at the longitudinal joints (α and β), the shearing stiffness of the Timoshenko beam GA, and different additional pressure profiles on the responses of the shield tunnel are investigated. The results indicate that our proposed method is suitable for simulating the discontinuous mechanical behaviors of existing shield tunnels with longitudinal joints. The deformation and internal forces decrease as α, β, and GA increase. The bending moment and shear force are discontinuous despite slight discontinuities in the deflection, opening, and dislocation. The deflection curve is consistent with the additional pressure profile. Extensive opening, dislocation, and internal forces are induced at the location of mutation pressures. In addition, the joints allow rigid structures to behave flexibly in general, as well as allow flexible structures to exhibit locally rigid characteristics. Owing to the discontinuous characteristics, the internal forces and their abrupt changes at vulnerable sections must be monitored to ensure the structural safety of existing shield tunnels.

关键词： tunnel–soil interaction discontinuous analysis longitudinal joints existing shield tunnel Timoshenko beam Dirac delta function

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A new multiple-factor clustering method considering both box fractal dimension and orientation of joints

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Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2022年第2期14卷 366-376页

作者： Tiexin Liu annan jiang Jianhui Deng Jun Zheng Zhenghu Zhang Department of Civil Engineering Dalian Maritime UniversityDalian116026China State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering College of Water Resource&HydropowerSichuan UniversityChengdu610065China Department of Civil Engineering Zhejiang UniversityHangzhou310058China State Key Laboratory of the Coastal and Offshore Engineering School of Civil EngineeringDalian University of TechnologyDalian116024China

The paper proposes a new multiple-factor clustering method(NMFCM)with consideration of both box fractal dimension(BFD)and orientation of *** method assumes that the BFDs of different clusters were uneven,and clustering was performed by redistributing the joints near the boundaries of clusters on a polar map to maximize an index for estimating the difference of the BFD(DBFD).Three main aspects were studied to develop the ***,procedures of the NMFCM and reasonableness of assumptions were ***,main factors affecting the NMFCM were investigated by numerical simulations with disk joint ***,two different sections of a rock slope were studied to verify the practicability of the *** results demonstrated that:(1)The NMFCM was practical and could effectively alleviate the problem of hard boundary during clustering;(2)The DBFD tended to increase after the improvement of clustering accuracy;(3)The improvement degree of the NMFCM clustering accuracy was mainly influenced by three parameters,namely,the number of clusters,number of redistributed joints,and total number of joints;and(4)The accuracy rate of clustering could be effectively improved by the NMFCM.

关键词： Joint clustering Box fractal dimension(BFD) Orientation Hard boundary

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Deformation mechanism and limit support pressure of cutting steel plate during connection between pipes in large spacing using pipe curtain structure method

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Underground Space 2024年第5期18卷 83-96页

作者： Xiang Liu Rui Zhang Jun Huang Guang Zhao Qian Fang annan jiang Liaoning Key Laboratory of Marine Environmental Bridge and Tunnel Engineering Dalian Maritime UniversityDalian 116026China JSTI Group Nanjing 210017China Key Laboratory for Urban Underground Engineering of Ministry of Education Beijing Jiaotong UniversityBeijing 100044China

The pipe curtain structure method(PSM)is a novel construction method to control ground deformation *** with the traditional pipe-roofing and pipe jacking method,the connection between pipes in large spacings using PSM is widely acknowledged as a unique construction *** study on this connection procedure is needed to resolve similar cases in that the pipes are inevitably constructed on both sides of existing *** the steel plate during the connection procedure is the first step,which is crucial to control the safety and stability of the surrounding environment and existing *** deformation mechanism and limit support pressure of the cutting steel plate during the connection between pipes in large spacings are studied in this paper,relying on the undercrossing Yifeng gate tower project of Jianning West Road River Crossing Channel in Nanjing,China.A modified 3D wedge-prism failure model is proposed using the 3D discrete element *** with Terzaghi loose earth pressure theory and the limit equilibrium theory,the analytical solutions for the limit support pressure of the excavation face of the cutting steel plate are *** modified 3D wedge-prism failure model and corresponding analytical solutions are categorised into two cases:(a)unilateral cutting scheme,and(b)bilateral cutting *** analytical solutions for the two cases are verified from the numerical simulation and in-situ data and compared with the previous *** comparative analysis between the unilateral and bilateral cutting schemes indicates that the bilateral cutting scheme can be adopted as a *** bilateral cutting scheme saves more time and induces less ground deformation than the unilateral one due to the resistance generated from the superimposed *** addition,the parametric sensitivity analysis is carried out using an orthogonal experimental *** main influencing factors arranged from high to low are the pipe sp

关键词： Pipe curtain structure method Wedge-prism failure model Limit support pressure Discrete element method Connection between pipes

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基于三维数值模拟-SVM非线性模型的大型洞室群围岩参数进化识别

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水力发电学报 2006年第5期25卷 97-101页

作者：姜谙男大连海事大学交通工程与物流学院大连116026

对于大型洞室群工程,基于三维数值模型进行力学参数识别具有重要意义,但三维数值模拟正算过程需消耗大量时间,且解容易限于局部最小,传统优化方法受到限制。为解决上述问题,本文在已有研究基础上,引入支持向量机和遗传算法,提出了一种... 详细信息

对于大型洞室群工程,基于三维数值模型进行力学参数识别具有重要意义,但三维数值模拟正算过程需消耗大量时间,且解容易限于局部最小,传统优化方法受到限制。为解决上述问题,本文在已有研究基础上,引入支持向量机和遗传算法,提出了一种新的力学参数识别方法———基于三维数值模拟-SVM非线性模型的洞室围岩参数进化识别方法。将该方法应用于清江水布垭电站地下厂房工程的围岩参数识别,获得了令人满意的效果。

关键词：岩土力学参数进化识别三维数值模拟大型洞室群支持向量机

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基于三维快速拉格朗日数值模拟的地下峒室开挖空间及其效应

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中国矿业 2005年第10期14卷 52-55页

作者：姜谙男大连海事大学交通工程与物流学院大连116026

本文采用三维快速拉格朗日方法,在建立三维数值模型基础上,通过对不同开挖进尺、不同泊松比、埋深和峒室高宽比条件下的峒室开挖进行数值模拟,寻找上述多种因素对峒室位移释放系数的影响规律。该研究方法快速、高效,可以大幅度节省原位... 详细信息

本文采用三维快速拉格朗日方法,在建立三维数值模型基础上,通过对不同开挖进尺、不同泊松比、埋深和峒室高宽比条件下的峒室开挖进行数值模拟,寻找上述多种因素对峒室位移释放系数的影响规律。该研究方法快速、高效,可以大幅度节省原位实验的费用,研究结论对于科学分析施工监测信息具有指导意义。

关键词：峒室开挖三维快速拉格朗日空间效应位移释放系数

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基于进化SVM的洞室位移非线性时间序列智能分析

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仪器仪表学报 2006年第z1期27卷 808-810页

作者：姜谙男刘丽波苏健大连海事大学交通工程与物流学院道桥所大连116026

考虑地下工程的复杂性和洞室围岩变形的非线性特点,提出了一种利用遗传算法优化支持向量机参数的进化支持向量机围岩位移时间序列预测方法。该方法不但克服了神经网络的过学习问题,也解决了支持向量机的参数选取问题。基于该方法,结合... 详细信息

考虑地下工程的复杂性和洞室围岩变形的非线性特点,提出了一种利用遗传算法优化支持向量机参数的进化支持向量机围岩位移时间序列预测方法。该方法不但克服了神经网络的过学习问题,也解决了支持向量机的参数选取问题。基于该方法,结合数据库技术建立洞室位移变形非线性时间序列计算机智能分析系统。将该系统用于水布垭电站地下厂房交通洞监测位移分析,获得满意的预测精度。

关键词：围岩变形时间序列预测支持向量机遗传算法

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岩芯成饼单元安全度三维数值试验及地应力反馈分析

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岩石力学与工程学报 2010年第8期29卷 1610-1617页

作者：姜谙男曾正文唐春安大连海事大学交通工程与物流学院辽宁大连116026 北达科他大学地质工程系美国格蓝福克582028358 大连理工大学土木水利工程学院辽宁大连116024

岩芯饼化是深部及高应力地质环境特有的现象,通过岩芯饼化来推测地应力有重要的理论和工程意义。首先模拟不同应力对岩芯饼化厚度的影响,并综合三维弹性数值模拟和带拉伸的莫尔-库仑强度准则,提出岩芯饼化"潜在破坏面"单元安全度的计算... 详细信息

岩芯饼化是深部及高应力地质环境特有的现象,通过岩芯饼化来推测地应力有重要的理论和工程意义。首先模拟不同应力对岩芯饼化厚度的影响,并综合三维弹性数值模拟和带拉伸的莫尔-库仑强度准则,提出岩芯饼化"潜在破坏面"单元安全度的计算方法,研究不同地应力对岩芯潜在破坏面的影响。模拟结果表明,在水平应力一定的条件下,随着竖向地应力的变化,竖直岩芯潜在破坏面单元安全度、剪切破坏和拉伸破坏模式都发生变化。单元安全度方法能够直观显示岩芯潜在破坏面安全度的分布,并量化地反映地应力与岩芯破坏模式之间的对应关系。采用单元安全度方法,对美国Williston盆地Bakken页岩储层的前期勘测地应力和观测岩芯分析,取得相一致的计算结果,说明利用该方法分析与识别地应力是可行的。

关键词：岩石力学地应力岩芯饼化单元安全度数值模拟

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基于尖点突变理论和爆破累积损伤模型的岩溶基坑防突厚度研究

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岩石力学与工程学报 2021年第9期40卷 1902-1913页

作者：蒋腾飞姜谙男许梦飞李兴盛大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 中铁一局集团第二工程有限公司河北唐山063000

循环爆破动荷载作用下,针对岩溶基坑侧壁涌突水的安全隐患,需确定合理的防突厚度。首先,根据基坑侧壁涌突水的力学特征,建立防突层失稳破坏的圆锥台力学模型,采用尖点突变理论及能量判别方法,得到防突层势函数及分叉点集方程,推导岩溶... 详细信息

循环爆破动荷载作用下,针对岩溶基坑侧壁涌突水的安全隐患,需确定合理的防突厚度。首先,根据基坑侧壁涌突水的力学特征,建立防突层失稳破坏的圆锥台力学模型,采用尖点突变理论及能量判别方法,得到防突层势函数及分叉点集方程,推导岩溶基坑防突厚度的表达式。然后,在爆破开挖中,从岩体疲劳损伤的角度引入爆破累积损伤模型,并得到循环爆破的累积损伤值,同时对防突层的弹性模量进行修正,形成考虑循环爆破次数的岩溶基坑防突厚度的计算方法。最后,以大连地铁5号线梭鱼湾南站为工程依托,对其防突厚度进行计算,并对主要影响因素进行参数敏感性分析,提出具体的防涌突施工措施。研究结果表明:引入爆破累积疲劳损伤变量,得到了不同爆破次数下岩溶基坑的防突厚度,其随着岩层弹性模量E、泊松比μ、压力扩散角θ、钢支撑轴力F1的减小而增大,而与岩溶水压力F3、岩溶区半径R2、爆破次数n呈现正相关的变化趋势;在各影响因素的敏感性分析中,岩溶区半径R2和岩溶水压力F3对防突厚度的影响最为显著,敏感性因子分别为0.869,0.722。该方法及结论对于岩溶区爆破开挖下岩质基坑的设计与安全施工有较好的借鉴价值。

关键词：基坑工程防突厚度尖点突变累积损伤岩溶爆破敏感性

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酸性环境冻融循环对花岗岩剪切蠕变特性影响研究

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应用基础与工程科学学报 2023年第2期31卷 483-497页

作者：张峰瑞姜谙男杨秀荣大连海事大学道路与桥梁工程研究所辽宁大连116026

为了研究酸性环境冻融循环对花岗岩剪切蠕变性能的影响,以吉林省辉白隧道花岗岩为研究对象,对中性、酸性环境中经历不同冻融循环次数的花岗岩试件进行细观特征分析和剪切蠕变试验.试验结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,岩石表面损伤... 详细信息

为了研究酸性环境冻融循环对花岗岩剪切蠕变性能的影响,以吉林省辉白隧道花岗岩为研究对象,对中性、酸性环境中经历不同冻融循环次数的花岗岩试件进行细观特征分析和剪切蠕变试验.试验结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,岩石表面损伤程度加剧,酸性环境下的损伤明显大于中性环境下的损伤;(2)酸性溶液对试样蠕变性能影响显著,随着冻融循环次数的增加,试样的剪切蠕变变形和稳态蠕变速率逐渐增大,而平均瞬时剪切模量和长期强度呈现明显降低趋势;(3)试样的总损伤因子随着冻融循环次数的增加逐渐增大,冻融循环50次时试样的阶段损伤因子最大,并且酸性环境下的总损伤因子和阶段损伤因子均大于中性环境下的值.根据试验结果,以西原模型为基础,构建了一个考虑化学-冻融耦合损伤和应力损伤的蠕变模型.基于试验结果,利用1stOpt数学优化分析软件对模型参数进行辨识,将蠕变试验曲线和理论模型拟合的曲线进行对比,验证了模型的正确性和适用性,研究结果对于酸雨侵蚀的寒区工程长期稳定性研究具有指导意义.

关键词：酸性冻融循环花岗岩剪切蠕变试验研究蠕变损伤模型

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