用蒙特卡羅方法對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定的可靠性分析

1、用蒙特卡羅方法對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的可靠性分析奚家米楊更社摘要：討論改進(jìn)的蒙特卡羅方法的優(yōu)點(diǎn)和可行性在隧道圍巖穩(wěn)定性的可靠性分析的應(yīng)用。在對(duì)隧道圍巖確定性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)圍巖穩(wěn)定性的可靠性計(jì)算方法來(lái)自改進(jìn)蒙特卡羅方法。計(jì)算方法考慮隨機(jī)的相關(guān)參數(shù)，因此滿足相關(guān)性參數(shù)。該方法能夠合理確定圍巖穩(wěn)定的可靠性。計(jì)算結(jié)果表明該方法是一種科學(xué)的方法對(duì)圍巖穩(wěn)定的鑒別和檢查。關(guān)鍵字：可靠性、圍巖、蒙特卡羅、支撐介紹：目前評(píng)價(jià)隧道圍巖穩(wěn)定性通常采用工程類比法和

2、經(jīng)驗(yàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全程度根據(jù)安全系數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)。由于不確定性參數(shù)的計(jì)算、失效機(jī)理和失效模式與圍巖的穩(wěn)定性有關(guān)，雖然安全因素都是一樣的但是由于不同圍巖結(jié)構(gòu)安全程度是多樣的?，F(xiàn)行方法將導(dǎo)致修復(fù)率越高的隧道設(shè)計(jì)的可靠性越低，所以這影響了生產(chǎn)力和提高維修成本?？煽啃苑治龇椒ㄍㄟ^(guò)安全的概率對(duì)隧道圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。該方法可以考慮的不確定性因素有井下工作的固有的不完全性和多樣性。而且這種方法可以修改用安全系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)圍巖穩(wěn)定性的不合理因素的確定性分

3、析。最近許多成功經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)用在了隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠性研究，然而還有很多關(guān)于可靠性計(jì)算方法的問(wèn)題亟待解決。1.改進(jìn)的蒙特卡羅方法1.1蒙特卡羅方法蒙特卡羅法是一種基于概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)近似的數(shù)值方法可靠性可以得到解決通過(guò)隨機(jī)模擬試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。假設(shè)極限狀態(tài)方程對(duì)圍巖穩(wěn)定性可靠性的計(jì)算原理分別對(duì)圍巖的失效概率12()0ngxxx??基本變量與巖石穩(wěn)定相關(guān)。根據(jù)來(lái)計(jì)12nxxx?ix1()(12)iixixFrin????算，是關(guān)于基本變量

4、的分布函數(shù)是用計(jì)算機(jī)的余方法計(jì)算所產(chǎn)生()ixiFxixir的隨機(jī)序列；m是相對(duì)應(yīng)的大量小于零結(jié)果；M是大量的計(jì)算結(jié)果與相一致。irir2.隧道圍巖穩(wěn)定性的可靠性分析2.1隧道圍巖的穩(wěn)定性的基本準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)隧道圍巖的破壞機(jī)理和破壞模式與許多因素相關(guān)然而它可以被歸結(jié)為三個(gè)原則：應(yīng)力、位移和剪切應(yīng)變準(zhǔn)則。剪切應(yīng)變準(zhǔn)則采用圍巖的穩(wěn)定性的計(jì)算，這是說(shuō)它是由切向應(yīng)變值控制的。在三維復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，轉(zhuǎn)變的圍巖元素的三種主應(yīng)變運(yùn)用塑料理論計(jì)算到八面體的

5、等效塑性剪切應(yīng)變和比較由三軸試驗(yàn)得出的巖石樣本的相應(yīng)的臨界剪切應(yīng)變值（當(dāng)應(yīng)變值匹配時(shí)巖石發(fā)生剪切強(qiáng)度破壞）。它的目的是來(lái)判斷元素是否被破壞（即是否進(jìn)入隧道圍巖區(qū)）。因此我們可以基于這一標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算在大巖洞周圍的圍巖寬松區(qū)域大小和特定的深度范圍，然后確定圍巖的穩(wěn)定性。應(yīng)用參考值軟巖石的極限應(yīng)變是0.67％。所以，假設(shè)周圍洞穴的軟巖石的極限應(yīng)變，可以確定元素是寬松破壞，那么巖洞是穩(wěn)定的。對(duì)于硬00.67%??巖石，極限應(yīng)變是0.1％。至于這個(gè)巖

6、洞的工程應(yīng)用價(jià)值，巖石的極限應(yīng)變值可以通過(guò)三軸試驗(yàn)探測(cè)到。2.2隧道圍巖的彈性可塑性分析計(jì)算原理圖如圖1假設(shè)如下：（1）巖石是連續(xù)彈性可塑性的各向同性和均勻粘性介質(zhì)。（2）圍巖巖體產(chǎn)量仍摩爾庫(kù)侖符合標(biāo)準(zhǔn)。（3）當(dāng)圍巖發(fā)生塑性屈服時(shí)體積不壓縮，意味著。。。（4）對(duì)于巖洞，這個(gè)問(wèn)題可以被視為一種平面應(yīng)變的問(wèn)題。（5）巖洞是圓形的，非圓形的巖洞采用等效循環(huán)的形狀完成。（6）側(cè)壓系數(shù)E＝1.0，換句話說(shuō)巖洞是在靜壓力下的統(tǒng)計(jì)。通過(guò)塑性理論可以知