基于差分优化平台的隧道开挖响应区间分析计算

发布时间：2017-09-21 17:44

  本文关键词：基于差分优化平台的隧道开挖响应区间分析计算

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【摘要】：岩体力学参数由于其本身的地质体性质及复杂系统环境的影响表现出随机性和不确定性,其变形参数及抗剪强度参数难以用精确值描述。本文以区间的形式给出岩体力学参数值,同时基于差分优化平台搜索结构力学响应的最值,并证明了此方法科学有效。本文在获取岩石及岩体参数的基础上采用基于地质强度指标的Hoek-Brown强度准则估算岩体力学参数区间范围值,在此基础上建立隧道开挖模型,探讨了在单一变量(地质强度指标、岩石材料参数、岩体扰动参数、岩块单轴抗压强度)下围岩等效塑性应变的变化规律。利用差分进化算法的思想,借助MATLAB程序软件及ABAQUS有限元软件开发了能够自动修改岩体力学参数并进行连续调用有限元计算的优化平台,从而可以有效地搜索出在多个不确定参数区间影响下的结构响应最值。在多个区间变量共同作用下,本文讨论了在正交试验方案下围岩产生的等效塑性应变,并用极差法分析了正交试验下影响等效塑性应变的主次因素,同时使用连续调用优化平台搜索隧道开挖过程中围岩产生的等效塑性应变最大值,最后对比分析了两种方法输出的结果,证明连续调用优化平台方法的科学性及可行性。最后,本文建立了参数不确定的公路隧道开挖三维有限元模型,利用差分优化连续调用平台搜索其开挖段衬砌产生的等效塑性应变最大值,并对其数值及分布进行了分析,同时对隧道围岩与锚杆产生的应力及位移进行了分析。
【关键词】：区间分析 岩体力学参数 差分优化平台 隧道围岩损伤 支护结构损伤
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U452
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 论文主要研究内容及思路11-13
• 2 岩体力学参数确定方法及单因素下围岩塑性应变变化规律13-38
• 2.1 概述13
• 2.2 几种常用的岩体力学参数确定方法13-15
• 2.3 基于Hoek-Brown准则的岩体力学参数确定方法15-28
• 2.3.1 地质强度指标GSI的确定方法16-21
• 2.3.2 岩石参数m_i的确定方法21-22
• 2.3.3 岩体参数m_b、s、a的确定方法22-23
• 2.3.4 基于地质强度指标GSI的Hoek-Brown强度准则23-24
• 2.3.5 本文隧道开挖结构岩体力学参数的确定24-28
• 2.4 单因素作用下隧道围岩塑性应变变化规律28-37
• 2.4.1 模型介绍28-31
• 2.4.2 围岩塑性压(拉)应变的变化规律31-37
• 2.5 本章小节37-38
• 3 基于差分优化平台的连续有限元计算方法38-45
• 3.1 概述38
• 3.2 差分进化算法搜索最优值38-42
• 3.2.1 差分进化算法的搜索步骤39-41
• 3.2.2 差分进化迭代参数的确定41-42
• 3.3 基于差分进化算法的优化平台42-44
• 3.4 本章小节44-45
• 4 正交方案及连续调用优化平台下的隧道开挖计算分析45-67
• 4.1 正交方案下的隧道开挖计算分析45-52
• 4.1.1 正交试验方案设计计算45-49
• 4.1.2 正交方案数据的极差分析49-52
• 4.2 基于差分优化平台下的隧道开挖计算分析52-65
• 4.2.1 隧道围岩PEEQ值的分析计算52-60
• 4.2.2 隧道围岩PEEQT值的分析计算60-65
• 4.3 正交方案与基于差分优化平台的计算结果对比65-66
• 4.4 本章小节66-67
• 5 差分优化平台下公路隧道开挖的计算分析67-85
• 5.1 模型介绍67-69
• 5.2 公路隧道开挖衬砌产生的PEEQ值计算分析69-77
• 5.3 公路隧道开挖衬砌产生的PEEQT值计算分析77-84
• 5.4 本章小节84-85
• 6 结论及展望85-87
• 6.1 结论85-86
• 6.2 展望86-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-92

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本文编号：895980