岩体工程流变反馈分析研究

来源 :同济大学土木工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kongshuai19900505
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岩体的流变是影响岩体工程长期稳定性的重要因素之一,因此岩石流变力学研究具有重要的意义。依据现场量测信息确定岩体流变模型参数的位移反分析法自提出以来得到了迅速的发展,但由于工程地质的复杂性和多样性以及岩石工程中出现的大量新问题,工程岩体本构模型与力学参数的定量描述仍然是多年来岩石力学界的一大难题。本文在前人研究的基础上,继续开展岩体工程流变反馈分析的理论与应用研究,根据复变函数理论、黏弹性力学理论、反馈分析理论、优化技术,以探索岩体流变模型参数的确定方法为目的,主要进行了以下几个方面的研究工作:   (1)岩体工程黏性流动变形特征现场监测。以浙江省诸永高速括苍山隧道为工程依托,选择两个断面对岩体节理产状与分布、岩体深部位移、锚杆轴力等进行调查与监测,以研究岩体工程的流变特性,并应用于验证后文所提出的理论方法。   (2)确定岩体流变模型参数的无边界条件方法研究。在回顾黏弹性位移反演分析研究进展的基础上,提出确定模型参数的无边界条件方法,并从平面力学问题、空间力学问题、黏弹性力学理论、参数灵敏度分析、模型参数可辨识性、岩体流动变形预测、算例验证与工程应用等多个层面全面分析与探讨。结果表明:确定岩体流变模型参数的无边界条件方法可以不再考虑距离变形测点较远处的复杂地质情况,也不需要对复杂的应力边界条件和位移边界条件进行假设与假定,它适用于变形测点附近较大范围内满足均质各向同性假定的工程;在准则函数极小的充要条件下,可以证明所有待求参数满足参数可辨识条件,根据量测值能够同时唯一地辨识出所有参数;当将无边界条件方法应用于岩体工程黏性流动变形预测时,可以引入岩体的本构特征这一先验信息,实现两维的长期变形预报,而且预测模型对观测数据没有等时性要求,需要的数据量大小亦能为岩土工程所满足;可以推导得出空间问题的黏弹性力学有限元分析统一表达式,进而证明在体积弹性变化假定时不能够采用无边界条件方法辨识出所有流变模型参数,泊松比不变假定时能够采用无边界条件方法同时唯一地辨识出所有参数。   (3)地下隧洞问题随机位移反演分析研究。提出正算过程采用复变函数方法,优化方法选用遗传算法的随机位移反分析方法,建立了反演分析的目标函数,研究了目标函数对参数的灵敏度特征,以及位移观测噪声对识别结果的影响规律,给出了随机位移反分析的流程。该方法将隧道围岩位移显式地表示,从根本上解决了采用优化技术进行位移反分析的求解效率问题,而且能够反映地应力场和实际岩体的不确定性,能够反映观测噪声对反演结果产生的影响规律。
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