水工隧洞围岩力学参数反演及施工三维仿真硕士学位论文

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1、分类号：TV672密级：公丌单位代码：!QQ璺鱼学号：2008215水工隧洞围岩力学参数反演及施工三维仿真TheInverseAnalysistoRockmassParametersand3DFiniteElementAnalysisofConstructionProcessforHydraulicTunnel学位申请人：指导教!J币：学科专业：学位类别：授予单位：答辩日期：李楠楠郄志红教授农业水土工程工学硕士河北农业大学二。一一年六月六日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作

2、及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑兰垦盔些盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：夸7l确楠签字同期：节11年6月g日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塑兰堡垒些盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权塑主垦盔些盘堂可以将学位论

3、文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：夸确确导师签名：签字日期：y11年6月电日签字日期学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：电话：邮编：年f月沙日／㈣㈣幽摘要随着国民经济和科技的快速发展，我国加大了对基础工程的投资，隧道工程亦越来越受到重视。对于隧洞工程，其所处的围岩物理力学参数的选取是否合理将直接影响到工程设计与施工的可靠性与安全性。尤其是地质条件比较复杂隧洞，由于岩土体具有很大的模

4、糊性、不确定性、随机性，岩土体参数的确定是摆在实际工程前的一大难题。目前，隧洞项目围岩力学参数一般要通过现场测试，而现场测试不仅难以进行而且不同地段区别很大；大量研究及实例表明，利用隧洞施工中实际观测的位移及应力变化，来反演围岩的实际物理力学参数，是能够得到较为理想的岩土体参数的。本文依托湾子隧洞施工项目，结合现场观测隧洞围岩变形资料，利用粒子群算法调用有限元计算软件ANSYS的方法对工程区围岩的力学参数进行了反演，在此基础之上，对隧洞丌挖、喷锚支护及二次衬砌进行了三维仿真计算。主要工作内容包括：(1)简

5、要介绍了ANSYS软件的原理和方法，选取6+890～6+920段建立有限元平面模型及三维模型。(2)提出了基于粒子群算法调用ANSYS(PSo_APDL)的反演计算方法，利用自编的C语言调用APDL命令流对隧洞围岩弹性模量进行反演计算。此方法中利用粒子群算法强大的全局寻优能力，可有效解决反分析中求导困难以及优化收敛于局部极值点的问题。(3)在反演计算中，反演隧洞围岩弹性模量的同时，又对单元弱化系数进行了反演。文中应用单元弱化理论来模拟在隧洞开挖过程中的围岩“反转作用力”，以简化有限元计算模型，减少计算中的

6、人为错误。(4)建立了隧洞施工的三维有限元仿真模型，将反演所得围岩参数再代入模型，对各开挖、喷锚、衬砌施工步进行模拟，通过分析各施工步中围岩及衬砌的位移、应力的变化情况，获得其发展规律，并对隧洞二次衬砌初设尺寸进行了安全校核。(5)总结了本文的研究工作，分析了研究的不足之处，并对今后的研究重点进行了展望。关键词：ANSYS；粒子群算法；反演计算；三维仿真TheInverseAnalysistoRockmassParametersand3DFiniteElementAnalysisofConstructio

7、nProcessforHydraulicTunnelAuthor：LiNannanSupervisor：QieZhihongMajor：AgriculturalwatersoilengineeringAbstractWimthesteadyandfastdevelopmentofnationaleconomyandtechnology,thegovemmentexpandstheinvestmenttoinfrastructureconstructionandpaysmoreandmoreattentio

8、ntotunnelengineering．Forthetunnelengineering，itisakeytoselectrationalparameterofrockwhichtunnelislaidin，whichwilldirectlyaffectthereliabilityandsecurityindesignandconstruction．Asforthetunnellaidinmorecomplicatedgeol