论文题目: 岩土结构仿真反馈分析的理论与实践
论文类型: 博士论文
论文专业: 水工结构
作者: 傅少君
导师: 陈胜宏
关键词: 岩土结构,仿真,反馈,自适应,人工智能
文献来源: 武汉大学
发表年度: 2005
论文摘要: 岩土工程是界于土木工程和工程地质学科间的边缘科学,是建立在土力学、岩石力学和基础工程学等学科基础上,将这些知识有机地结合一起,去认识和解决土体和岩体中的工程技术问题。由于岩土介质材料的复杂性、不确定性,以及岩土工程结构复杂多样、影响因素多,许多方面甚至在认识上还存在不足,因此岩土工程是一个非常复杂而热门的课题。随着我国经济建设的发展,近年来水利水电、铁道交通、海洋开发、矿山开采等事业的蓬勃发展,越来越多的技术问题摆在岩土工程师们面前。 进入20世纪60年代以后,随着计算机技术的发展和普及,岩土工程的数值计算方法有了突飞猛进的发展。工程实践表明,利用数值分析方法可以对地下工程、边坡、大坝、地面建筑等进行应力、位移和破坏分析,并用于设计。岩土工程科学数值计算技术的发展,使定量分析水平有了快速提高,以至一些学者认为岩土工程已经从“艺术”阶段走到了“技术”阶段。数值计算中,准确地描述岩土体特性的力学参数及本构模型和初始构造应力等成为影响计算精度,甚至是计算结果可靠性的关键因素。“参数给不准”和“模型难确定”已成为岩土力学理论分析与数值模拟的“瓶颈”问题。 因此,本文围绕国内几个大型水利水电工程中一些关于岩土结构方面的关键技术问题,开展了岩土工程结构数值仿真反馈分析方面的研究,得出了一些具有实际意义的结论和认识。最后还研制了功能较全、分析能力较强的仿真反馈分析系统,并在一些重大工程中得到了很好地应用,解决了实际问题,取得了较好的效果。 全文共分9章,各章的主要内容如下。 第1章综述了岩土结构数值方法的发展及研究现状和反分析方法的研究现状,并指出了岩土工程仿真反馈分析中几个问题。据此,提出了本文研究的内容及意义。 第2章探讨了一般的岩土结构力学模型,包括非线性弹性本构模型、理想弹塑性本构模型、弹粘塑性本构模型、剑桥模型,以及岩体结构面、接触面及锚固支护措施的模拟模型。针对加锚节理岩体的加固机理及特点,研究了加锚节理岩体力学模型。对于节理岩体的断层、节理裂隙等结构面以及锚杆等加固支护措施,应用该模型既可以离散模拟以研究关键部位的应力及变形性状,也可以等效模拟以宏观掌握加固体及薄弱面的影响。研究表明,该模型比传统的力学模型具有显著的优点。 第3章从岩土工程的控制方程出发系统地研究了岩土工程的一般有限元分析方法,
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 问题的提出
1.2 岩土结构数值方法的发展及现状
1.3 反分析方法的发展及现状
1.4 岩土工程数值仿真反馈分析中的几个问题
1.5 本文的研究内容及意义
参考文献
第2章 岩土结构的力学模型
2.1 概述
2.2 非线性弹性本构模型
2.3 弹塑性本构模型
2.4 弹粘塑性本构模型
2.5 薄弱面的模拟
2.6 锚固支护的模拟
2.7 加锚节理岩体的力学模型
2.8 小结
参考文献
第3章 岩土工程有限元分析
3.1 岩土工程问题的控制方程
3.2 有限元法基本原理
3.3 自适应有限元原理
3.4 非线性弹性分析
3.5 弹塑性分析
3.6 弹粘塑性分析
3.7 饱和土固结问题的时步自适应
3.8 施工问题的模拟方法
3.9 小结
参考文献
第4章 反馈分析原理及实用方法
4.1 概述
4.2 位移反分析的基本思想
4.3 人工神经网络方法
4.4 遗传算法
4.5 基于人工神经网络理论的反分析方法
4.6 基于遗传算法的地应力反演方法
4.7 人工神经网络技术和遗传算法的联合反分析方法
4.8 小结
参考文献
第5章 岩土结构智能反馈分析系统的开发研制
5.1 概述
5.2 系统功能特点
5.3 系统结构
5.4 系统考证
5.5 小结
参考文献
第6章 龙滩水电站左岸进水口边坡仿真反馈分析研究
6.1 问题的提出
6.2 基本技术资料
6.3 监测资料
6.4 反馈分析的技术路线
6.5 模型的概化及有限元网格
6.6 结果与分析
6.7 小结
第7章 瀑布沟水电站地下洞室群地应力反演分析研究
7.1 问题的提出
7.2 基本技术资料
7.3 有限元模型的建立
7.4 地应力反演与分析
7.5 小结
第8章 瀑布沟土石坝自适应有限元分析
8.1 问题的提出
8.2 基本技术资料
8.3 计算结果与分析
8.4 结论与建议
第9章 结论与展望
9.1 结论
9.2 展望
攻读博士学位期间发表的论文及著作
完成的主要工程项目
致谢
发布时间: 2006-03-27
参考文献
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