水工隧洞圍巖力學參數(shù)反演及施工三維仿真.pdf

1、隨著國民經濟和科技的快速發(fā)展,我國加大了對基礎工程的投資,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參數(shù)的選取是否合理將直接影響到工程設計與施工的可靠性與安全性。尤其是地質條件比較復雜隧洞,由于巖土體具有很大的模糊性、不確定性、隨機性,巖土體參數(shù)的確定是擺在實際工程前的一大難題。目前,隧洞項目圍巖力學參數(shù)一般要通過現(xiàn)場測試,而現(xiàn)場測試不僅難以進行而且不同地段區(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

2、力變化,來反演圍巖的實際物理力學參數(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,結合現(xiàn)場觀測隧洞圍巖變形資料,利用粒子群算法調用有限元計算軟件ANSYS的方法對工程區(qū)圍巖的力學參數(shù)進行了反演,在此基礎之上,對隧洞開挖、噴錨支護及二次襯砌進行了三維仿真計算。主要工作內容包括:
　　 (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用ANSYS(PSO—APDL)的反演計算方法,利用自編的C語言調用APDL命令流對隧洞圍巖彈性模量進行反演計算。此方法中利用粒子群算法強大的全局尋優(yōu)能力,可有效解決反分析中求導困難以及優(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)進行了反演。文中應用單元弱化理論來模擬在隧洞開挖過程中的圍巖“反轉作用力”,以簡化有限元計算模型,減少計算中的人為錯