水電站地下廠房的圍巖穩(wěn)定分析與變形預(yù)測.pdf

1、由于水電站地下廠房開挖跨度大，其構(gòu)造和受力條件復(fù)雜，因此圍巖穩(wěn)定一直都是地下工程領(lǐng)域中的研究重點和難點。由于初始地應(yīng)力場，巖體本構(gòu)以及巖體參數(shù)都有很強(qiáng)的隨機(jī)性、模糊性以及非線性，導(dǎo)致傳統(tǒng)分析手段不能準(zhǔn)確地對地下工程進(jìn)行計算分析。多門學(xué)科交叉，多種手段并用是目前解決地下工程的有力武器。本文運用解析、數(shù)值以及智能方法從多個角度對水電站地下廠房的圍巖穩(wěn)定進(jìn)行分析和評價，為設(shè)計和施工提供理論基礎(chǔ)和可靠依據(jù)。全文的總體內(nèi)容如下： (1)B

2、P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已廣泛地應(yīng)用于巖體力學(xué)參數(shù)和初始地應(yīng)力場的反演分析，但在實際應(yīng)用中，BP網(wǎng)絡(luò)存在著網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練易于過度、收斂速度慢、易陷入局部極小以及隱層節(jié)點數(shù)難以確定等缺點。基于上述原因，本文采用RBF網(wǎng)絡(luò)作為反分析方法，利用有限差分格式的快速拉格朗日算法進(jìn)行正分析計算，依據(jù)若干測點的應(yīng)力數(shù)據(jù)，對計算區(qū)域的巖體力學(xué)參數(shù)以及初始應(yīng)力場進(jìn)行多參反演。以呼和浩特抽水蓄能電站的實例來說明RBF網(wǎng)絡(luò)在反演分析的精度和學(xué)習(xí)速度方面，均優(yōu)于傳統(tǒng)BP網(wǎng)絡(luò)的反演

3、算法。 (2)根據(jù)水電站地下廠房所在地域、地質(zhì)條件以及工期的要求，采用何種開挖方式以及開挖高度，至今水工設(shè)計規(guī)范上尚沒有明確的規(guī)定。本文以呼和浩特抽水蓄能電站快速施工方案設(shè)計為背景，利用FLAC<'3D>對5層和7層開挖方式進(jìn)行敏感性分析，以求探討減少開挖層數(shù)，加快施工進(jìn)度的可行性及工程措施，并對兩種開挖方案下的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行評價，同時對開挖過程中的支護(hù)措施給出合理的參考意見。 (3)基于錨桿的主動支護(hù)原理，將錨桿與巖體

4、之間的剪應(yīng)力轉(zhuǎn)換為作用在洞室內(nèi)表面上的面壓力，將錨固后的巖體視為等效材料。采用Poynting-thomson流變本構(gòu)模型，利用彈性力學(xué)和粘彈性力學(xué)推導(dǎo)得出錨固巖體的流變公式。以圓形引水隧洞為算例，應(yīng)用FLAC<'3D>計算軟件對其計算結(jié)果進(jìn)行校核，通過比較可以發(fā)現(xiàn)，推導(dǎo)得到的公式不僅計算簡單，而且其精度能夠滿足工程需要。 (4)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)是一種將神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯有機(jī)結(jié)合的新型模糊推理系統(tǒng)，采用反向

5、傳播算法和最小二乘法的混合算法分別調(diào)整前提參數(shù)和結(jié)論參數(shù)，這樣充分地利用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的優(yōu)良特性。本文將ANFIS和水電站地下廠房圍巖變形的監(jiān)測數(shù)據(jù)相結(jié)合，建立水電站圍巖變形的預(yù)測模型。利用對現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，對未來的圍巖變形進(jìn)行預(yù)測。通過工程實例，說明了該方法的合理性和可行性。 (5)針對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)沒有嚴(yán)格理論基礎(chǔ)的缺陷，本文將一種改進(jìn)的支持向量機(jī)—精確在線支持向量機(jī)(Accuralce Online Support V