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大型洞室群稳定性分析与智能动态优化设计的数值仿真研究

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岩石力学与工程学报 2011年第3期30卷 524-539页

作者：江权冯夏庭向天兵周辉陈建林补约依呷侯靖中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国水电工程顾问集团华东勘测设计研究院浙江杭州310014

为实现数值仿真计算结果能准确反映大型洞室围岩实际力学行为,结合锦屏二级水电站地下厂房枢纽洞室群稳定性分析,在阐述大型地下洞室群数值仿真计算要点基础上,首先重点从岩体本构模型识别和力学参数识别2个方面详细介绍如何实现数值仿... 详细信息

为实现数值仿真计算结果能准确反映大型洞室围岩实际力学行为,结合锦屏二级水电站地下厂房枢纽洞室群稳定性分析,在阐述大型地下洞室群数值仿真计算要点基础上,首先重点从岩体本构模型识别和力学参数识别2个方面详细介绍如何实现数值仿真计算的正确化。采用考虑空间分布协调的多元监测信息的6次岩体力学参数跟踪识别,获得锦屏二级地下厂房岩体的等效力学参数,从而通过参数反分析的方法在一定程度上证明岩体等效力学参数具有相对稳定性和可识别性。同时,结合数值模拟展现出的围岩应力、变形、塑性区等方面计算结果与工程岩体的具体地质条件和洞室群结构特点,论述锦屏二级水电站地下厂房上游高边墙变形较大、下游侧拱围岩与喷混凝土破坏、母线洞环状开裂、交叉洞口局部塌落等洞室围岩的变形与破坏机制。最后,结合锦屏二级地下厂房枢纽洞室群稳定性分析与实践的研究认识,对大型地下洞室修建中诸如结构面密集的高边墙支护问题、围岩应力集中区支护问题、工程区地下水对围岩稳定性影响等问题进行论述,并探讨如何通过数值仿真计算、现场监测与经验丰富的专业人员的有机结合来实现大型地下洞室群稳定性设计的科学化。

关键词：数值模拟大型洞室群参数跟踪识别稳定性分析围岩变形与破坏

大型洞室群高边墙位移预测和围岩稳定性判别方法

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岩石力学与工程学报 2007年第9期26卷 1729-1736页

作者：朱维申孙爱花王文涛李术才山东大学岩土与结构工程研究中心

以二滩地下厂房群的结构形式为主要背景,考虑4种基本因素,经过大量的数值分析算例,拟合出一个可预测地下厂房高边墙关键点位移的推算式。所考虑的基本因素为岩体变形模量、洞室埋深、主厂房高度和水平初始地应力测压系数。在岩体参数中... 详细信息

以二滩地下厂房群的结构形式为主要背景,考虑4种基本因素,经过大量的数值分析算例,拟合出一个可预测地下厂房高边墙关键点位移的推算式。所考虑的基本因素为岩体变形模量、洞室埋深、主厂房高度和水平初始地应力测压系数。在岩体参数中已隐含着配套的岩体强度参数。首先,采用国际上通用的FLAC3D软件进行准三维大量围岩稳定性分析计算,通过拟合得到预测位移的推算式为二阶代数方程,可迅速推算出边墙关键点的弹塑性和弹性位移值。然后,对国内已建成或在建的8个地下工程运用该推算式对关键点的位移值进行推算,并将结果和这些工程的数值分析值进行对比。结果表明,二者相符较好,从而说明该推算式的有效性。之后,又提出3种用于判定围岩稳定性的方法。建议采用普适性较好的弹塑性位移和弹性位移的比值判别方法。运用该判别方法对上述8个地下工程的围岩稳定性状态进行判断。同时,在大量算例总结基础上,对不同埋深给出相对位移比θ的临界预警值θc,并拟合出临界预警值随埋深变化的线性方程式。在考虑一定的安全系数后,将上述8个地下工程边墙位移比kθ与相应的临界预警值θc进行对比。最后,认为该8个地下工程中有4个稳定性差,建议需考虑施加长锚索加固以保证工程的稳定性。从该4个地下工程的实际设计来看,这些地下工程都已采用长锚索加固高边墙的方案,说明所提出的判别方法是有效的。

关键词：数值分析大型洞室群位移预测稳定性判别方法

大型洞室群稳定性与优化的并行进化神经网络有限元方法研究——第一部分:理论模型

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岩石力学与工程学报 2003年第5期22卷 706-710页

作者：安红刚冯夏庭李邵军中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室武汉430071

提出并行进化神经网络有限元方法,通过有限元计算构造样本,用并行进化搜索到的神经网络学习并建立计算方案与地下洞室关键点最大位移和破损区体积之间的映射关系;随机产生一组初始方案,以关键点最大位移和破损区体积大小与参考值的差值... 详细信息

提出并行进化神经网络有限元方法,通过有限元计算构造样本,用并行进化搜索到的神经网络学习并建立计算方案与地下洞室关键点最大位移和破损区体积之间的映射关系;随机产生一组初始方案,以关键点最大位移和破损区体积大小与参考值的差值比加权和作为评价指标,对该组方案进行遗传操作,产生下一代可行方案,由此进行下一步操作直至找到最优方案。利用自主开发的基于WINDOWS平台的并行计算环境(RsmVPC)来实现并行计算,该方法使得大规模优化问题在PC机群上实现了并行求解,提高了计算速度、规模与精度。

关键词：大型洞室群稳定性 PC机群数值分析神经网络有限元

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大型洞室群收敛位移分析的集成智能研究

岩石力学与工程学报 2002年第A02期21卷 2501-2505页

作者：姜谙男冯夏庭高玮茹忠亮东北大学资源与土木工程学院沈阳110006 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室武汉430071

针对地下大型洞室群施工的反馈分析速度慢、难以跟上施工进度的问题,研究了把数据库、知识库、模型库和推理机集成为一体的收敛位移的智能分析系统,并开发了系统原型。介绍了系统功能、总体结构、各子系统的结构、推理方法和数据组织方... 详细信息

针对地下大型洞室群施工的反馈分析速度慢、难以跟上施工进度的问题,研究了把数据库、知识库、模型库和推理机集成为一体的收敛位移的智能分析系统,并开发了系统原型。介绍了系统功能、总体结构、各子系统的结构、推理方法和数据组织方式。通过该系统对富尔江引水遂洞桩号1+205断面的位移数据的分析,证明本系统的开发是成功的。

关键词：地下工程大型洞室群智能分析集成收敛位移可视化

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

复杂条件下大型洞室群施工反馈分析集成智能系统研究

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岩土力学 2006年第S1期27卷 230-234页

作者：姜谙男大连海事大学交通工程与物流学院大连116026

地下工程具有复杂性和不确定性的特点,大型洞室群施工反馈分析需要综合经验知识、统计分析和数值模拟等多种手段。在介绍反馈分析流程和多种反馈分析方法基础上,提出的包括数据库、知识库、模型库和推理机的 IDSS 框架的反馈分析的集成... 详细信息

地下工程具有复杂性和不确定性的特点,大型洞室群施工反馈分析需要综合经验知识、统计分析和数值模拟等多种手段。在介绍反馈分析流程和多种反馈分析方法基础上,提出的包括数据库、知识库、模型库和推理机的 IDSS 框架的反馈分析的集成智能系统,并基于 PB 和 VC++平台进行了程序的初步开发。通过在水布垭电站地下厂房的施工反馈分析中应用表明,该系统模式和开发策略是可行的。

关键词：大型洞室群反馈分析集成智能智能决策支持系统

面向对象的大型洞室群智能优化平台及可视化研究

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岩石力学与工程学报 2002年第B06期21卷 2094-2097页

作者：安红刚冯夏庭等中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室，武汉430071

利用面向对象编程，基于WINDOWS平台的集成化的岩土力学并行计算环境（Rsm VPC），开发了大型洞室群方案和参数的智能优化平台。该平台提供了可视化界面，并对底层的智能化软件（遗传算法、神经网络）进行了较好的封装，使得用户在不熟... 详细信息

利用面向对象编程，基于WINDOWS平台的集成化的岩土力学并行计算环境（Rsm VPC），开发了大型洞室群方案和参数的智能优化平台。该平台提供了可视化界面，并对底层的智能化软件（遗传算法、神经网络）进行了较好的封装，使得用户在不熟悉智能方法的内部机制的情况下，能够较方便地按照提供的输入数据格式进行大型洞室群的开挖顺序或支护设计的优化。该平台使得大型洞室群优化问题在PC机群上实现了并行求解，提高了计算效率与精度。

关键词：面向对象编程大型洞室群智能优化可视化