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《清华大学》 2010年
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地下工程洞室群施工期反馈分析系统的构建

郭凯  
【摘要】:近年来,地下工程在各种领域中得到了越来越广泛的应用,地下工程岩体结构稳定问题受到人们的关注。尤其是在地质情况复杂、高地应力条件下的深埋大型地下洞室群工程,施工中常常碰到各种凭经验无法解决的问题,因此,随着数值计算理论的发展,借助于数值方法模拟实际工程情况的计算分析是较好的选择。而由于地下工程可能遇到很多不确定因素,依据在施工过程中的监测信息进行反馈分析已经在地下工程中得到普遍应用。此外由于地下工程施工中动态特性和时效特性,系统化、高效化成为对反馈分析软件开发的必然要求。 本文致力于构建一套完整的地下工程洞室群施工期数值仿真反馈分析系统。该系统耦合了拉格朗日分析与人工神经网络智能分析两种算法,可用于地下洞室群的精确模拟、参数的反馈优化以及围岩稳定性的预测预报工作。 反馈分析系统的核心正演分析计算算法采用拉格朗日元法,它能够准确模拟地下岩体情况、洞室结构、地应力场、施工开挖与支护措施等方面内容。系统的反演分析计算主要建立在考虑松动圈影响的位移反分析理论的基础上,采用正交试验设计法与BP人工神经网络反分析算法相结合的方式由程序后台自动计算完成地下围岩力学参数的反演计算工作。 反馈分析系统的主体计算工作由FLAC软件提供的计算命令语言编写的核心计算流文件控制。同时,采用Visual Basic程序语言实现系统的界面化及可视化操作,达到人机数据交换和计算过程外部控制的目的。地下工程洞室群施工期反馈分析系统主要包括,用户前台、计算对象管理与数据接口、非线性正演数值分析,样本生成及BP人工神经网络反演计算,后处理等五大模块。各模块在用户前台的统一控制下稳定运行。 本文最后,将地下工程洞室群施工期反馈分析系统应用于雅砻江锦屏一级水电站地下厂房洞室群的围岩稳定分析计算中。根据工程的实际监测资料,选取最有代表性的监测断面作为计算对象,准确模拟地应力场和施工过程,反演围岩力学参数,分析计算结果并对工程进行稳定分析评价,验证了反馈分析系统应用于实际工程的适用性、可靠性与准确性。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU457

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