水工隧洞圍巖力學(xué)參數(shù)反演及施工三維仿真.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展,我國加大了對基礎(chǔ)工程的投資,隧道工程亦越來越受到重視。對于隧洞工程,其所處的圍巖物理力學(xué)參數(shù)的選取是否合理將直接影響到工程設(shè)計與施工的可靠性與安全性。尤其是地質(zhì)條件比較復(fù)雜隧洞,由于巖土體具有很大的模糊性、不確定性、隨機(jī)性,巖土體參數(shù)的確定是擺在實際工程前的一大難題。目前,隧洞項目圍巖力學(xué)參數(shù)一般要通過現(xiàn)場測試,而現(xiàn)場測試不僅難以進(jìn)行而且不同地段區(qū)別很大；大量研究及實例表明,利用隧洞施工中實際觀測的位移及應(yīng)

2、力變化,來反演圍巖的實際物理力學(xué)參數(shù),是能夠得到較為理想的巖土體參數(shù)的。
　　 本文依托灣子隧洞施工項目,結(jié)合現(xiàn)場觀測隧洞圍巖變形資料,利用粒子群算法調(diào)用有限元計算軟件ANSYS的方法對工程區(qū)圍巖的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了反演,在此基礎(chǔ)之上,對隧洞開挖、噴錨支護(hù)及二次襯砌進(jìn)行了三維仿真計算。主要工作內(nèi)容包括:
　　 (1)簡要介紹了ANSYS軟件的原理和方法,選取6+890～6+920段建立有限元平面模型及三維模型。
　　

3、 (2)提出了基于粒子群算法調(diào)用ANSYS(PSO—APDL)的反演計算方法,利用自編的C語言調(diào)用APDL命令流對隧洞圍巖彈性模量進(jìn)行反演計算。此方法中利用粒子群算法強(qiáng)大的全局尋優(yōu)能力,可有效解決反分析中求導(dǎo)困難以及優(yōu)化收斂于局部極值點的問題。
　　 (3)在反演計算中,反演隧洞圍巖彈性模量的同時,又對單元弱化系數(shù)進(jìn)行了反演。文中應(yīng)用單元弱化理論來模擬在隧洞開挖過程中的圍巖“反轉(zhuǎn)作用力”,以簡化有限元計算模型,減少計算中的人為錯