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大型洞室群开挖与加固方案反馈优化分析集成智能方法研究

大型洞室群规模已超出现行规范,本身结构比较复杂,又处于复杂的地质环境中,因而影响围岩稳定性的因素错综复杂。如何准确地根据监测信息快速动态调整施工方案,是有待解决的重要问题。本论文以清江水布垭电站地下厂房作为工程应用背景,综合三维数值计算、智能方法和计算机决策技术,提出了大型洞室群施工期集成智能动态反馈分析方法,并用于水布垭地下厂房施工期的方案反馈分析与优化。具体来说,主要进行了如下的工作:(1) 针对经验公式方法的不足,提出基于工程实例的隧洞最大允许变形的支持向量机(SVM)自动获取方法。(2) 针对以往反馈优化方法容易陷于局部最优及耗时的问题,提出了大型洞室群反馈分析的3D并行进化SVM-数值模拟优化方法,并且基于MPI开发了相应并行计算平台。该方法能够全局快速搜索最优解,与并行神经网络进化有限元方法相比,计算速度提高近十倍。(3) 地下大型洞室群锚固参数优化具有以下特点:稳定性目标和经济性目标是矛盾的;洞室的稳定性分析非常复  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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半空间中圆形洞室对弹性波的散射

地下结构对地震波的传播产生的影响是地震工程学研究所关注的重要问题。这类问题的研究根据侧重的方向不同又分为两种情况,一是研究地下结构对地震波的散射对地震动产生的影响,二是研究地下结构对地震波的散射对地下结构本身产生的影响,即动应力集中问题。地下洞室对弹性波的散射问题是弹性动力学中颇为引人注目的研究课题之一。半无限空间中,对于SV波和Rayleigh波入射条件下圆形衬砌洞室对弹性波的散射影响,由于在半空间表面反射波的波形转换较为复杂,目前还没有解析解。另外,以往的研究工作都是基于半无限二维空间,对于半无限三维空间条件下洞室的散射情况还有待于进一步的解答。本文在以往研究工作的基础上,采用Fourier-Bessel级数展开法,首先推导并给出SV波和Rayleigh波入射条件下半无限二维空间中圆形衬砌洞室的散射解析解。其次,在半无限二维空间解答的基础上,将研究推广到半无限三维空间中,进而求解出任意入射角度下,半无限三维空间中圆形衬砌洞室...  (本文共296页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
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深埋洞室劈裂破坏形成机理的试验和理论研究

地下洞室群在开挖时,洞室之间的岩柱往往会出现纵向的劈裂裂缝现象,这种裂缝对于洞室的稳定性造成威胁。尤其对于处于大埋深、高地应力的脆性围岩中的地下洞室,开挖时更容易发生这种裂纹,且通常会有更为剧烈的脆性变形破坏发生,如岩爆等。少有学者针对这种现象展开深入研究。本文以该现象为研究对象,通过实验室模拟试验,能量耗散理论分析以及数值计算分析等手段,深入地研究和探讨了劈裂裂缝的形成条件与机理,取得了一系列有意义的研究成果。试验方面,首先对取自工程现场的真实岩石进行了室内单轴压缩、常规三轴试验以及用体积应变作为损伤变量的加卸载试验,测得了脆性岩石力学参数,并分析其强度特性。基于这些参数,选定了一定配比的水泥砂浆材料作为模拟脆性岩石的类岩石材料来模拟地下工程开挖时岩柱的加载—卸载过程。试验采用自行研制的真三轴加卸载装置,该装置可有效的实现对试件的三向加载和卸载,较好的模拟了地下洞室因开挖出现劈裂裂缝的过程。得出卸载使得岩柱内应力场发生重分布,...  (本文共149页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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半空间中三维洞室对弹性波的散射

近年来,洞室本身以及邻近工程结构在地震激励、工程爆破等外在因素作用下的安全性问题受到广泛的关注。根据工程波动理论,地震激励、工程爆破对地下洞室的影响实质上是弹性波(天然地震波、爆破振动波)与洞室的相互作用,可归结为地下洞室动力响应问题,因此,研究弹性波作用下地下洞室动力响应问题具有重要的意义。利用波源方法,结合集中力源三维格林影响函数,研究了均匀弹性半空间中三维洞室对平面波的散射问题。研究表明:三维和二维模型对平面波的散射存在显著差别,二维模型的地表位移峰值均大于三维情况,前者地表位移空间分布更为复杂,动力响应更为剧烈;三维模型的洞室表面应力峰值则普遍大于二维情况,并且在峰值位置上存在显著差异,且随着频率增大,差异愈加明显。利用波源方法,结合集中力源、球面膨胀波源和孔隙水压三维格林影响函数,研究了均匀弹性半空间、层状弹性半空间中三维洞室对球面P波的散射及均匀饱和半空间中三维洞室对球面P1波的散射问题。研究表明:洞室对球面P波的散...  (本文共219页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
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中深部地下洞室群空间分布对爆炸地震波传播规律的影响

随着人民生活水平的日益提高,电力需求愈加紧张,水电站的建设也越来越多,地下洞室群在水电站系统中广泛使用。在地下洞室施工中,爆破开挖经济且高效,但是爆破引起的振动效应对洞室群安全性与耐久性的不利影响使得洞室群的爆破开挖成为工程中的难点之一,爆炸地震波的传播规律也一直受工程界关注。本文以溪洛渡水电站右岸地下导流洞洞室群开挖为背景,在多次现场爆破振动测试的基础上,利用回归分析和动力有限元数值模拟相结合的方法研究了右岸导流洞爆破开挖时邻近洞室群的振动响应。主要研究内容如下:(1)确立了以溪洛渡为原型的数值计算模型。以现场爆破振动测试实验资料为依据,建立数值模拟模型,对地下洞室群爆破作用下的响应规律进行全面系统研究。通过对振速的监测,分析了爆破振动的衰减规律,为数值模拟及振动监控提供依据;并通过现场施工和监测来验证数值模拟分析的可行性。(2)总结了中深部洞室群对爆炸地震波振动响应特点。以质点振动时程曲线、振速峰值与振速衰减速率为研究对象,...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆交通大学
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单通道隧道洞室群施工动态力学安全性分区与灾害预警研究

近些年我国地下工程的建设突飞猛进,其中隧道洞室群的发展尤为突出。由于地下空间的环境有限,大部分洞室群之间的洞室是小间距隧道,甚至是超小间距隧道。重庆的地下空间岩质条件比较好,故一般采取钻爆法施工。超小间距隧道洞室群在多次爆破累积损伤是一个比较突出的问题,这关系到隧道洞室群洞室之间中夹岩稳定的问题。本文通过现场收集数据、理论分析与数值模拟,运用ANSYS/LS-DYNA软件的重启动功能对重庆地铁十号线中某段的5号洞、7号洞和9号洞等三个平行洞室掘进爆破进行了计算与分析;同时采用RSM-SY5智能型声波测试仪对洞室群围岩体进行岩体声波速度测试,采集岩体声波速度数据后进行整理,取具有代表性断面的岩体声波速度数据进行数理统计与分析。结合数值计算和现场围岩体声波实测得出以下结论:(1)随着5号洞室、7号洞室和9号洞室等掌子面的推进,爆破次数逐渐增加,距离开挖轮廓线较近处在多次爆破下损伤程度有明显的台阶性,“台阶”由下向上逐渐减小;距离开挖...  (本文共98页) 本文目录 | 阅读全文>>