巖體破壞的非線性理論研究及應(yīng)用.pdf

1、巖體的破壞分析是巖體力學(xué)研究的難點(diǎn)之一,雖然國(guó)內(nèi)外在研究巖體工程的穩(wěn)定性方面已有許多成功的實(shí)例,積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論上的認(rèn)識(shí).然而隨著巖體工程迅速發(fā)展和研究工作的不斷深入,人們?nèi)匀话l(fā)現(xiàn)了許多傳統(tǒng)理論難以解釋的現(xiàn)象和難以解決的困難,這就需要引進(jìn)新的學(xué)科一非線性理論去研究和解釋.本文在總結(jié)回顧過(guò)去工作的基礎(chǔ)上,主要開(kāi)展了如下5個(gè)方面的工作.1、影響巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)的因素較多,且包含較多的定性指標(biāo),而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能將多種控制因素作為一個(gè)整體

2、來(lái)考慮,而不僅局限于定量因素,因此可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)合理選擇巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù).同時(shí)利用訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分析輸入對(duì)輸出的相對(duì)作用強(qiáng)度,從而可以根據(jù)輸入?yún)?shù)的變化對(duì)輸出參數(shù)作對(duì)應(yīng)的調(diào)整,達(dá)到對(duì)模型的最優(yōu)控制.2、提出了基于支持向量機(jī)和模擬退火算法的位移反分析的新方法,并將該方法應(yīng)用于索風(fēng)營(yíng)水電站地下洞室的巖體力學(xué)參數(shù)反演分析中.該方法利用支持向量機(jī)的非線性映射和預(yù)測(cè)功能,模擬有限元計(jì)算過(guò)程,從而提高了反分析計(jì)算速度;同時(shí)由于模擬退火算法具

3、有全局搜索能力,解決了局部極小與全局極小問(wèn)題.因此該方法既克服了傳統(tǒng)反分析方法易于陷入局部極小值的缺點(diǎn),又表達(dá)了巖體力學(xué)參數(shù)與位移之間復(fù)雜的非線性映射關(guān)系.3、巖體向失穩(wěn)方向的演化過(guò)程是一個(gè)能量耗散且伴隨有減熵的過(guò)程.因此,熵可用于描述巖體演化過(guò)程的非線性和自組織性.文中定義了巖體結(jié)構(gòu)熵,并將其與有限元計(jì)算和突變理論相結(jié)合,研究了巖體失穩(wěn)的熵突變準(zhǔn)則,并將熵的大小作為表征巖體安全度的指標(biāo).4、建立了基于支持向量機(jī)的巖體演化的位移預(yù)測(cè)及突

4、變分析模型.采用基于支持向量機(jī)的混沌時(shí)間序列預(yù)報(bào)方法預(yù)測(cè)巖體位移變化的時(shí)間序列,利用該位移時(shí)間序列擬合成Talor級(jí)數(shù)并將其化為尖點(diǎn)突變方程的形式,通過(guò)判斷突變方程的突變特征值來(lái)預(yù)測(cè)和分析巖體的穩(wěn)定性.5、研究了基于位移突變的巖體穩(wěn)定的數(shù)值模擬方法.應(yīng)用有限元數(shù)值分析方法模擬開(kāi)挖施工過(guò)程中巖體的位移變化,對(duì)開(kāi)挖過(guò)程中巖體關(guān)鍵部位的位移時(shí)間序列進(jìn)行尖點(diǎn)突變分析,以判別巖體位移的穩(wěn)定性,從而分析巖體工程系統(tǒng)的穩(wěn)定性.通過(guò)本文的研究,使巖體穩(wěn)