巖體破壞的非線性理論研究及應用.pdf

1、巖體的破壞分析是巖體力學研究的難點之一,雖然國內外在研究巖體工程的穩(wěn)定性方面已有許多成功的實例,積累了豐富的實踐經(jīng)驗和理論上的認識.然而隨著巖體工程迅速發(fā)展和研究工作的不斷深入,人們仍然發(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,這就需要引進新的學科一非線性理論去研究和解釋.本文在總結回顧過去工作的基礎上,主要開展了如下5個方面的工作.1、影響巖體抗剪強度參數(shù)的因素較多,且包含較多的定性指標,而神經(jīng)網(wǎng)絡能將多種控制因素作為一個整體

2、來考慮,而不僅局限于定量因素,因此可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡合理選擇巖體抗剪強度參數(shù).同時利用訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡模型分析輸入對輸出的相對作用強度,從而可以根據(jù)輸入?yún)?shù)的變化對輸出參數(shù)作對應的調整,達到對模型的最優(yōu)控制.2、提出了基于支持向量機和模擬退火算法的位移反分析的新方法,并將該方法應用于索風營水電站地下洞室的巖體力學參數(shù)反演分析中.該方法利用支持向量機的非線性映射和預測功能,模擬有限元計算過程,從而提高了反分析計算速度;同時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,又表達了巖體力學參數(shù)與位移之間復雜的非線性映射關系.3、巖體向失穩(wěn)方向的演化過程是一個能量耗散且伴隨有減熵的過程.因此,熵可用于描述巖體演化過程的非線性和自組織性.文中定義了巖體結構熵,并將其與有限元計算和突變理論相結合,研究了巖體失穩(wěn)的熵突變準則,并將熵的大小作為表征巖體安全度的指標.4、建立了基于支持向量機的巖體演化的位移預測及突

4、變分析模型.采用基于支持向量機的混沌時間序列預報方法預測巖體位移變化的時間序列,利用該位移時間序列擬合成Talor級數(shù)并將其化為尖點突變方程的形式,通過判斷突變方程的突變特征值來預測和分析巖體的穩(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.應用有限元數(shù)值分析方法模擬開挖施工過程中巖體的位移變化,對開挖過程中巖體關鍵部位的位移時間序列進行尖點突變分析,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.通過本文的研究,使巖體穩(wěn)