基于有限元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隧道結(jié)構(gòu)可靠度研究.pdf

1、隨著我國公路建設(shè)的大規(guī)模展開，西南尤其是重慶等多山地區(qū)的隧道工程建設(shè)對設(shè)計、施工的要求越來越高。由于隧道工程的復(fù)雜性和不確定性，原有的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計和評價方法已經(jīng)不能滿足需要，故運用可行的分析方法對隧道支護結(jié)構(gòu)可靠性進行評價和判斷是十分必要的。 本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金重點項目“隧道及地下空間工程結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性與可靠性”(50334060)，從隧道及地下工程的模糊性和不確定性談起，在綜合評價眾多結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)可靠度計算方法及其在地下

2、工程結(jié)構(gòu)可靠性評判中應(yīng)用的局限性和巖體及力學(xué)參數(shù)概率分布特征的基礎(chǔ)上，以渝湘高速公路水江至界石段石龍隧道為工程背景，對施工過程中隧道圍巖及初期支護結(jié)構(gòu)力學(xué)特征進行了數(shù)值模擬，運用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的蒙特卡羅有限元法對初期支護結(jié)構(gòu)的可靠性進行了分析研究。 本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： (1)系統(tǒng)論述了可靠指標(biāo)計算的主要方法并分析了其在隧道結(jié)構(gòu)等復(fù)雜系統(tǒng)可靠性評價中應(yīng)用的局限性和優(yōu)缺點。綜述了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理及其在巖土工程中的

3、應(yīng)用，將自行編制的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序應(yīng)用于隧道結(jié)構(gòu)可靠性研究中，實現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、蒙特卡羅法及有限元方法的有機結(jié)合。 (2)結(jié)合石龍隧道勘測與試驗得出的力學(xué)參數(shù)及其概率分布特征，選定隨機變量，，，，，作為輸入，進行正交試驗設(shè)計，運用大型通用有限元程序ANSYS對隧道淺埋段施工力學(xué)狀態(tài)進行了模擬分析，獲得隧道施工中圍巖及支護結(jié)構(gòu)的位移和力學(xué)特征。 (3)以有限元計算結(jié)果作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)樣本，進行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練，建立正確的網(wǎng)