锦屏Ⅰ级水电站地下厂房洞室群施工监测反馈分析

论文摘要

近年来,拉格朗日分析被广泛地应用于岩土工程领域,但是对与其相应的反馈分析方法,特别是以FLAC3D软件为数值计算核心的反馈分析系统还研究得比较少。本文以FLAC3D软件为非线性正演分析工具,以人工神经网络方法为反馈分析工具,建立了地下厂房洞室群施工监测反馈分析系统,并将该系统应用于锦屏Ⅰ级水电站地下厂房洞室群监测断面的反馈分析中。同时,本文还根据现有围岩稳定性判据的理论和数值模拟计算的成果,提出了一条基于洞周围岩变形不均匀性的围岩稳定判别标准,并结合安装间断面的数值模拟计算结果对该标准的有效性进行了验证分析。本文取得了以下主要成果:1.通过调整FLAC3D的数据文件结构、编写相关的头文件、FISH文件、辅助应用程序、以及批处理文件,解决了外部控制程序与核心计算软件FLAC3D之间的信息交互问题,建立起了一套地下厂房洞室群施工监测反馈分析系统,完全依靠程序自动实现参数优化。2.提出了一条基于洞周围岩变形不均匀性的围岩稳定判别标准,并以安装间断面的数值计算结果为例对该标准的有效性进行验证分析。分析结果表明,该标准对于评价围岩稳定性具有一定的参考价值。3.对锦屏Ⅰ级水电站地下厂房洞室群进行了初始地应力的正演回归分析,形成了初始地应力场,并得到了水平初始位移速度和上下游竖向初始位移速度三个地应力参数,为下一步地下厂房洞室群施工监测反馈分析奠定了基础。4.根据地下厂房洞室群施工位移监测信息,反馈初始地应力分量及岩体弹性模量等参数,使后续的分析成果更加可靠。然后利用经过反馈得到的参数对锦屏Ⅰ级水电站地下厂房洞室群的围岩变形情况进行分析和预测,为后续施工期的围岩稳定评价提供了依据。以FLAC3D软件为数值计算核心的反馈分析系统的研究为解决地下厂房洞室群施工过程的实时反馈分析提供了一条可行的途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 岩石力学数值方法
• 1.2.2 拉格朗日分析法
• 1.2.3 反馈分析法
• 1.3 存在的主要问题
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 地下厂房洞室群施工监测反馈分析基本原理和方法
• 2.1 核心正演分析——拉格朗日分析法
• 2.1.1 拉格朗日分析法的基本原理
• 2.1.2 拉格朗日元分析程序的基本特点
• 2.1.3 拉格朗日分析程序的求解方法
• 2.2 智能反演分析——人工神经网络法
• 2.2.1 人工神经网络法的基本原理
• 2.2.2 人工神经网络BP 算法与拉格朗日分析法的结合分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 地下厂房洞室群施工监测反馈分析系统的建立
• 3.1 系统的组成
• 3.2 非线性正演分析
• 3.3 后处理
• 3.4 样本生成与采集
• 3.5 神经网络反馈分析
• 3.6 预警预报
• 3.6.1 目前常用的围岩稳定综合判别方法
• 3.6.2 基于洞周围岩变形不均匀性的围岩稳定判据
• 3.7 本章小结
• 第4章 锦屏Ⅰ级水电站地下厂房洞室群施工监测反馈分析
• 4.1 工程概况
• 4.2 数值模型
• 4.2.1 计算范围
• 4.2.2 网格划分
• 4.2.3 材料分区及界面单元
• 4.2.4 开挖过程
• 4.2.5 支护模型
• 4.3 初始地应力回归
• 4.3.1 初始地应力影响因素与边界条件的确定
• 4.3.2 回归分析的基本理论
• 4.3.3 锦屏地下厂区初始地应力场的回归分析
• 4.4 反馈分析
• 4.4.1 监测断面及监测点的布置
• 4.4.2 反馈参数及参数组合方案
• 4.4.3 参数反馈结果与分析
• 4.5 锦屏Ⅰ级水电站地下厂房洞室群围岩稳定的分析成果
• 4.5.1 特征点的选取
• 4.5.2 厂纵0+031.70（横6）断面的分析结果
• 4.5.3 厂纵0+126.80（横9）断面的分析结果
• 4.5.4 两监测断面的主要反馈分析成果
• 4.5.5 分析与结论
• 4.5.6 围岩稳定性评价
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果