孔隙水压力作用的弹塑性CPPM算法及隧道围岩力学参数反演

发布时间：2018-01-04 08:18

  本文关键词：孔隙水压力作用的弹塑性CPPM算法及隧道围岩力学参数反演　出处：《应用基础与工程科学学报》2014年03期 　论文类型：期刊论文

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【摘要】：海底隧道相比陆地隧道更易导致突水等灾害,为了研究隧道围岩在孔隙水压力作用下的受力、变形规律、塑性区的变化以及力学参数不易准确给出的问题.首先在弹塑性本构方程积分算法—最近点投射算法(Closest Point Projection Method)中引入修正有效应力公式,使用C++语言编制了考虑孔隙水压力作用的弹塑性有限元求解程序,应用所编程序对不同孔隙水压力作用下隧道的位移场、应力场及塑性区进行模拟;其次基于智能优化算法—差异进化算法(Differential Evolution)和所编弹塑性有限元求解程序开发了智能反分析程序,对不同差异策略下反演参数的精度进行比较,分析了反演参数的演化趋势随着进化代数的变化规律.研究结果表明,所编制的考虑孔隙水压力作用的弹塑性有限元程序可以较好地进行数值计算,计算结果显示孔隙水压力对隧道的受力、变形及塑性区影响比较显著,随着孔隙水压力的增大,塑性区明显扩大.自主开发的智能反分析程序反演结果具有较高的精度,其中差异策略对反演精度影响较为明显,同时在反演时需综合选择算法的变异因子和交叉因子,以达到反演参数最优化的目的,可以将所开发的程序应用于实际隧道围岩力学参数反演,对设计及动态施工起到辅助作用.
[Abstract]:Subsea tunnel is more likely to cause water inrush than land tunnel. In order to study the stress and deformation of tunnel surrounding rock under pore water pressure. The variation of plastic region and the problem that the mechanical parameters are not easy to be accurately given. Firstly, the nearest point projection algorithm is used in the integral algorithm of elastoplastic constitutive equation. The modified effective stress formula is introduced into Closest Point Projection method. The elastic-plastic finite element solution program considering pore water pressure is compiled with C language, and the displacement field, stress field and plastic zone of tunnel under different pore water pressure are simulated by the program. Secondly, an intelligent back analysis program is developed based on the intelligent optimization algorithm, differential evolution algorithm, and the elastoplastic finite element solution program. The accuracy of inversion parameters under different differential strategies is compared, and the evolution trend of inversion parameters with evolutionary algebra is analyzed. The results show that. The elastic-plastic finite element program with consideration of pore water pressure can be used for numerical calculation. The calculated results show that pore water pressure has a significant effect on the stress deformation and plastic zone of the tunnel. With the increase of pore water pressure, the plastic zone is obviously enlarged. The inversion results of intelligent inverse analysis program developed by ourselves have high accuracy, among which the difference strategy has a significant effect on the inversion accuracy. In order to optimize the inversion parameters, the developed program can be applied to the inversion of the mechanical parameters of the actual tunnel surrounding rock. Play an auxiliary role in design and dynamic construction.
【作者单位】： 大连海事大学道路与桥梁工程研究所;
【基金】：国家自然科学基金项目(51079010) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(2013YB03,3132013315) 中央高校基本科研业务优秀科技创新团队培育计划资助项目(3132014326) 大连市交通科技项目(2011-10) 吉林省交通厅交通运输科技项目(2012-1-6)
【分类号】：U451.2
【正文快照】： 近些年,人类向海洋进军的步伐不断加快,大规模的海底隧道兴建对人类工程技术和理论发展带来了前所未有的挑战和机遇.一方面隧道受孔隙水压力的影响,围岩的有效应力及成拱作用降低,易导致坍塌或涌水等灾害性事故;另一方面海底隧道相比陆地隧道而言地质勘探更困难、力学参数准确

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：1377792