欢迎您来到全国水雨情信息网站! 2021年1月28日 星期五
 
  当前位置: 首页--水利百科--工程力学、岩土力学、工程结构及材料--岩石力学

岩体稳定反分析

2020-04-09 21:02

利用现场监测到的岩体性态数据(如位移、应力等),采用逆行求解方法修正当初进行岩体稳定性分析时选用的各类力学条件和数值模型参数,再利用这些参数分析岩体稳定性的一种方法。岩体稳定反分析可以较好地、有针对性地解决由于地质条件复杂和试验条件受限制引起的正分析模型与参数不可靠的问题,能够更好地预测岩体的稳定性,有利于岩体工程的安全施工和安全运行。

反分析的基本思想是:对于一个客观存在的物理系统,首先对这个系统的真实输出进行观测,以获取它的某些规律性信息;同时在一定的物理假设下,建立该系统的理论模型,然后假定这个模型中某些参数的一组值和系统输入,由模型给出系统的模拟输出(即正分析);根据真实输出和模型输出之间的差别,修改模型参数甚至理论模型本身,再次得到模拟输出;这样不断循环,最终实现对所研究系统的正确模拟。

对于岩体稳定反分析来说,所研究的系统是岩体及与它相联系的建筑物或工程设施,被观测和分析的输出主要为位移。岩体稳定的反分析方法可归结为确定性反分析方法和非确定性反分析方法两类。

确定性反分析方法

包括逆解法、直接法和图谱法。

逆解法

以测点的位移为基础,对正分析的支配方程逆行求解给出以待定的模型参数(如岩体的变形模量、强度、地应力等)为未知量的逆解方程,再求解该方程得到待定模型参数的一种方法。逆解法一般只能用于线弹性系统反分析。

直接法

建立岩体系统的理论模型,根据该模型正分析得到的测点计算位移和观测得到的真实位移,建造目标函数,采用优化的方法确定模型参数,使模型在选择的输出量上能更好地模拟实际系统。直接法具有统一的数学处理形式,可简化反分析过程。

图谱法

事先由数值分析方法得出模型参数与测点位移之间的关系曲线,再根据此曲线和测点处的实测位移直接查出需要的模型参数。

非确定性反分析方法

包括基于统计学中的贝叶斯(Bayes)定理、模型参数的先验信息和当前信息的Bayes反分析方法、卡尔曼(Kalmen)预测法和GM灰色预测法。

确定性反分析方法适用于测量手段准确或系统输出受外界干扰比较小的情况,否则宜应用非确定性反分析方法。

反分析方法在岩体稳定性研究中应用的思想最早可以追溯到K.太沙基(1946年)在修建隧道工程时所提出的观测设计法。自从K.T.卡瓦纳夫(Kavangh)和R.W.克拉夫(Clough)(1972年)应用有限元方法反演岩体的弹性模量至今,反分析方法和它在岩体稳定性研究中的应用已取得了显著进展,在确定性反分析的基础上发展了非确定性反分析方法;在考虑时间相关性、空间效应、测量前位移的影响及围岩与支护相互作用、测量误差处理、测点优化布置等方面取得了不少有价值的成果。反分析除了用来确定岩体的力学参数外,还可用来修正分析用的数学模型。在大坝地基、地下洞室和隧道、岩土边坡等工程的稳定性研究中已广泛地应用了反分析方法。

责编: system