本文關(guān)鍵詞：某地下廠房的初始地應(yīng)力場反演及圍巖穩(wěn)定性分析

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【摘要】：初始地應(yīng)力反映了在巖土工程開挖施工前,地層中存在的天然應(yīng)力狀況。它不但是影響巖體力學(xué)性質(zhì)的重要因素,而且是產(chǎn)生巖土開挖變形以及破壞的作用力。確定初始地應(yīng)力場,對(duì)于地下洞室、工程邊坡以及地基巖體的穩(wěn)定性分析至關(guān)重要,尤其在大型巖土工程建設(shè)中,獲得的初始地應(yīng)力場能否反映真實(shí)情況,將直接關(guān)系到工程設(shè)計(jì)與施工的可靠性和安全性。因此如何合理地模擬巖體初始地應(yīng)力場歷來是巖土力學(xué)的一個(gè)重要課題。初始地應(yīng)力場的成因和影響因素比較復(fù)雜,包括自重作用、地質(zhì)構(gòu)造作用,地形、地勢(shì)、斷層、裂隙,地質(zhì)力學(xué)參數(shù)等因素。大量工程實(shí)踐表明,地質(zhì)構(gòu)造與自重作用是巖體地應(yīng)力場形成最為主要的因素,因此可以將初始地應(yīng)力場看成是自重應(yīng)力場和構(gòu)造應(yīng)力場兩部分的疊加。本文所采用的初始地應(yīng)力場反演方法主要是針對(duì)構(gòu)造應(yīng)力場,適用于構(gòu)造應(yīng)力隨深度線性變化的情況。本文根據(jù)地應(yīng)力場分布規(guī)律以及現(xiàn)階段初始地應(yīng)力的反演方法,在系統(tǒng)分析和總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,考慮巖體地應(yīng)力場的形成因素以及廠房區(qū)地形地貌的影響,提出了一種巖體初始應(yīng)力場反演方法,該方法利用響應(yīng)面法(RSM)和有限元數(shù)值方法(FEM),建立了開挖變形以及巖體力學(xué)參數(shù)之間的非線性映射關(guān)系。以白山抽水蓄能泵站地下廠房為例,通過定義反問題的目標(biāo)函數(shù),將初始地應(yīng)力場的反演問題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題,最后通過遺傳算法(GA)進(jìn)行最優(yōu)化計(jì)算確定了巖體中的初始構(gòu)造應(yīng)力。通過地下廠房開挖位移的觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間的對(duì)比,驗(yàn)證了這種方法的有效性�；诔跏嫉貞�(yīng)力場反演結(jié)果以及部分巖體力學(xué)參數(shù)的實(shí)測(cè)值,利用有限元軟件ABAQUS在有支護(hù)和無支護(hù)兩種工況下,對(duì)白山抽水蓄能泵站地下廠房的開挖過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明地下廠房開挖過程中采取的支護(hù)方案對(duì)于位移的約束不明顯,但能夠有效的控制塑性區(qū)域的擴(kuò)展。
【關(guān)鍵詞】：初始地應(yīng)力反演 遺傳算法 響應(yīng)面法 圍巖穩(wěn)定性分析 側(cè)壓力系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV223.1;TV731.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 問題的提出及研究意義8
• 1.2 初始地應(yīng)力場的成因以及影響因素8-11
• 1.2.1 地形對(duì)地應(yīng)力的影響9
• 1.2.2 地表剝蝕現(xiàn)象對(duì)于地應(yīng)力分布的影響9-10
• 1.2.3 巖漿的活動(dòng)對(duì)地應(yīng)力的影響10
• 1.2.4 地質(zhì)構(gòu)造作用對(duì)地應(yīng)力分布的影響10-11
• 1.2.5 巖石力學(xué)性質(zhì)對(duì)地應(yīng)力的影響11
• 1.2.6 溫度以及地下水對(duì)地應(yīng)力的影響11
• 1.3 初始地應(yīng)力場的基本分布規(guī)律11-12
• 1.4 反演初始地應(yīng)力場的基本方法12-16
• 1.4.1 應(yīng)力反分析方法13-16
• 1.4.2 位移反分析方法16
• 1.5 響應(yīng)面法(RSM)的研究及應(yīng)用16-17
• 1.6 遺傳算法的研究概況17-20
• 2 白山抽水蓄能泵站地下廠房開挖的有限元數(shù)值模擬20-29
• 2.1 地下洞室開挖的數(shù)值模擬基本方法20-24
• 2.1.1 應(yīng)力反轉(zhuǎn)釋放法20-21
• 2.1.2 地應(yīng)力自動(dòng)釋放法21-22
• 2.1.3 釋放荷載的確定22-23
• 2.1.4 應(yīng)力釋放率23-24
• 2.2 白山抽水蓄能泵站地下廠房開挖模擬24-28
• 2.2.1 工程概況24-25
• 2.2.2 地下廠房有限元模型及計(jì)算參數(shù)25-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 3 用于初始應(yīng)力反演的響應(yīng)面法(RSM)29-34
• 3.1 白山地下廠房響應(yīng)面函數(shù)建立29-30
• 3.2 確定響應(yīng)面函數(shù)中的未知系數(shù)30-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 4 基于遺傳算法的初始地應(yīng)力場反演34-45
• 4.1 遺傳算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)34-36
• 4.1.1 模式定理34-36
• 4.1.2 積木塊假設(shè)36
• 4.1.4 收斂準(zhǔn)則36
• 4.2 遺傳算法的實(shí)現(xiàn)36-40
• 4.2.1 遺傳編碼和解碼36-37
• 4.2.3 適應(yīng)度函數(shù)37-38
• 4.2.4 遺傳算子38-40
• 4.3 利用遺傳算法反演初始地應(yīng)力場40-41
• 4.4 計(jì)算結(jié)果分析41-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 5 白山抽水蓄能栗站地下廠房的圍巖穩(wěn)定性分析45-58
• 5.1 圍巖的強(qiáng)度理論45-47
• 5.1.1 D-P屈服準(zhǔn)則45-46
• 5.1.2 莫爾庫倫屈服準(zhǔn)則46-47
• 5.2 圍巖的破壞機(jī)理47
• 5.3 圍巖穩(wěn)定性的判斷依據(jù)47-48
• 5.3.1 圍巖變形量的判定方法48
• 5.3.2 圍巖強(qiáng)度判定方法48
• 5.4 基于ABAQUS的地下廠房圍巖穩(wěn)定性分析48-57
• 5.4.1 有限元計(jì)算結(jié)果分析49-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論與展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-65
• 附錄A 用于初始地應(yīng)力場反演的響應(yīng)面系數(shù)65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況68-69
• 致謝69-70

【參考文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 岑成漢;地下廠房區(qū)初始地應(yīng)力反演回歸分析[D];河海大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：936154