發(fā)布時(shí)間：2020-05-21 16:56

【摘要】：江河岸坡工程是為了保障江河沿岸的人民生產(chǎn)、生活的安全而修建的,我國(guó)沿江、沿海一帶的經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá),岸坡工程的作用顯得尤為重要。滲流、變形、失穩(wěn)是岸坡工程經(jīng)常遇到的問題。江河水位變化導(dǎo)致岸坡滲流與變形加劇,對(duì)工程的安全產(chǎn)生重大隱患。因此在進(jìn)行工程建設(shè)的時(shí)候,需對(duì)岸坡的滲流與變形進(jìn)行監(jiān)測(cè),并采取不同的措施防范其失穩(wěn)破壞。在使用數(shù)值模擬分析岸坡工程時(shí),數(shù)值模型的仿真性和計(jì)算參數(shù)的準(zhǔn)確性,對(duì)能否得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果起著重要的作用。利用監(jiān)測(cè)資料,采用反演方法可有效地獲得土體參數(shù),省時(shí)省力并具有很高的準(zhǔn)確性與可靠性。本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上,利用ANSYS有限元軟件參數(shù)化編程語(yǔ)言APDL進(jìn)行二次開發(fā),模擬不同水位工況下的岸坡位移場(chǎng)與滲流場(chǎng),并提取測(cè)點(diǎn)位移、滲壓,構(gòu)建土體參數(shù)反演的基礎(chǔ)。本文以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為反演工具,詳細(xì)介紹了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、原理,并編寫了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演岸坡土體的彈性模量、滲透系數(shù)。對(duì)于存在土體分層的岸坡工程,本文研究采用同時(shí)反演法與分層迭代反演法對(duì)岸坡多層土體力學(xué)參數(shù)進(jìn)行反演。采用同時(shí)反演法時(shí),利用ANSYS建立有限元分析模型,并模擬計(jì)算不同水位作用下岸坡位移場(chǎng)、滲流場(chǎng),提取各層土體測(cè)點(diǎn)位移或滲壓,形成訓(xùn)練樣本,訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),然后將實(shí)測(cè)結(jié)果代入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),反演得到各層土體彈性模量或滲透系數(shù)。使用分層迭代反演法時(shí),從最下層開始,先假定以上各層土體的彈性模量不變,使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演最下層土體彈性模量,將反演結(jié)果代替該土層初始彈性模量,然后向上逐層反演,重復(fù)上述反演步驟,直至前后兩次反演結(jié)果的最大差值小于某一容許值為止。為了驗(yàn)證反演結(jié)果的準(zhǔn)確性,對(duì)兩種方法的反演結(jié)果進(jìn)行正分析,并對(duì)比實(shí)測(cè)結(jié)果,效果理想。其中利用分層迭代反演法的反演結(jié)果進(jìn)行正分析所得計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果誤差更小,效果更好。分層迭代反演法需要反復(fù)循環(huán)反演,工作量較大,為了節(jié)省分層迭代反演法的工作量,利用同時(shí)反演法的計(jì)算結(jié)果與逐步掃描法對(duì)分層迭代反演法進(jìn)行簡(jiǎn)化。其中利用同時(shí)反演法計(jì)算結(jié)果對(duì)分層迭代反演法進(jìn)行簡(jiǎn)化的效果較好,可明顯減少分層迭代反演法的工作量、反演結(jié)果合理準(zhǔn)確。
【圖文】：

后處理過程查看或提取有限元分析結(jié)果對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)臨江岸坡工程數(shù)值模擬1 和悅洲基本情況和悅洲地處安徽省銅陵市大通鎮(zhèn)，是由于江水泥沙沉積而形成的江心洲，水常年淘刷，和悅洲北側(cè)岸坡變形嚴(yán)重，坐落于北側(cè)岸坡的房屋地基隨之房屋已經(jīng)開裂甚至垮塌。因此對(duì)沿江岸坡的滑移、變形的監(jiān)測(cè)與控制工作容緩。

在岸坡距離河岸 30~40m 處鉆孔，鉆孔位置如圖 3 所示，為了獲得工程地質(zhì)取不同深度處的土體并進(jìn)行相關(guān)土力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：按照質(zhì)大致可把岸坡土體分為上下兩層，，以地下 15m 為界，以上部分為黃色的質(zhì)土，以下部分為淡青色的含泥粉細(xì)砂，越往下土體顏色越深、土體含沙大。3 淤泥粉質(zhì)土、含泥粉細(xì)砂的滲透系數(shù)與 c、 值滲透系數(shù)可通過實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定，它表示土體透過水的性能。單位水力坡透流速稱為滲透系數(shù)，常見的單位為 cm/s。參考相關(guān)實(shí)驗(yàn)可知，淤泥粉質(zhì)土的滲透系數(shù)范圍為 1.26 10-7～1.03 /s）之間，最終的取值為 3.11 10-7（cm/s）。含泥粉細(xì)砂滲透系數(shù)范圍812～0.014205（cm/s），最終取值 0.010048cm/s。圖 2 岸坡淘刷嚴(yán)重Fig 2 Bank slope scrubbing is serious
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV223

【參考文獻(xiàn)】

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1 代萍;徐成;;基于ANSYS的大崗山水電站混凝土拱壩施工期溫度仿真分析[J];四川水力發(fā)電;2015年06期

2 陸迎壽;黃銘;藍(lán)祝光;;人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在海堤非穩(wěn)定滲流參數(shù)反演中的應(yīng)用[J];南水北調(diào)與水利科技;2015年06期

3 喻新安;楊蘭橋;劉曉萍;郭志遠(yuǎn);;中部崛起戰(zhàn)略實(shí)施十年的成效、經(jīng)驗(yàn)與未來取向[J];中州學(xué)刊;2014年09期

4 陳勇;湯用泉;;考慮材料滲透性各向異性的土石壩滲流分析[J];南水北調(diào)與水利科技;2014年04期

5 張露;蔡靜;文習(xí)山;全江濤;潘卓洪;;水平多層土壤參數(shù)反演的粒子群優(yōu)化[J];高電壓技術(shù);2014年07期

6 周娟;黃銘;;基于改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海堤滲壓監(jiān)測(cè)模型研究[J];人民長(zhǎng)江;2014年03期

7 劉東風(fēng);;長(zhǎng)江安徽段河道沖淤變化分析[J];江淮水利科技;2013年06期

8 張科;曹平;;均質(zhì)邊坡穩(wěn)定狀況快速辨識(shí)及參數(shù)反演的一種實(shí)用方法[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年07期

9 羅陽(yáng)春;左豐收;;密云水庫(kù)潮河主壩滲流反演計(jì)算及分析[J];北京水務(wù);2011年01期

10 林奇;王偉;王穎;宋春雨;;潮位漲落過程中海堤滲流及穩(wěn)定性分析[J];人民長(zhǎng)江;2011年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 馮帆;基于整壩全過程仿真的特高拱壩施工期工作性態(tài)研究[D];中國(guó)水利水電科學(xué)研究院;2013年

2 覃光華;人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用[D];四川大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉超;臨江岸坡安全監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)開發(fā)及監(jiān)控模型研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2017年

2 沙成剛;基于Geo-Studio的土石壩滲流與穩(wěn)定分析研究[D];蘭州理工大學(xué);2014年

3 劉聰;土石壩滲流與應(yīng)力耦合及其工程應(yīng)用分析[D];西華大學(xué);2013年

4 邵安志;高混凝土壩施工過程溫度應(yīng)力場(chǎng)研究[D];山東大學(xué);2010年

5 岳慶河;基于ANSYS的土石壩滲流與穩(wěn)定分析研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

6 樊建領(lǐng);中小型土石壩滲流的數(shù)值模擬及其應(yīng)用研究[D];蘭州理工大學(xué);2008年

7 卓斌;混凝土拱壩施工運(yùn)行過程的仿真研究[D];昆明理工大學(xué);2008年

8 程世鵬;混凝土結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力的有限元分析[D];重慶大學(xué);2007年

9 李維維;用ANSYS作考慮滲透壓的邊坡穩(wěn)定分析[D];貴州大學(xué);2006年

10 張媛媛;ANSYS在土壩滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)及其耦合分析中的應(yīng)用研究[D];河海大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2674614