隧洞开挖渗流场适时预报方法研究

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1、河海大学硕士学位论文隧洞开挖渗流场适时预报方法研究姓名：欧阳礼捷申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王媛20070501摘要渗流问题一直是岩土工程中的一个重要研究课题，而渗透参数的确定是研究渗流的关键。本文对隧洞开挖时渗透参数的确定方法进行了较为系统、深入的研究，在总结大量文献的基础上，本文主要做了如下几个方面的工作：1．简要介绍了渗流的基本理论和岩体渗流的计算模型，以八节点等参元为例给出了三维问题的渗流有限元格式，讨论了自由面和流量边界条件的处理；2．介绍了简单遗传算法(SGA)的基本流程，然后对遗传算子、交叉算子进行改进，并加入了加速遗传操作，有效地提高

2、了遗传算法的效率，最后将局部的单纯形搜索引入到遗传算法中来，形成了混合遗传算法，对提高遗传算法的局部搜索能力有很大的作用；3．从线性问题的卡尔曼滤波公式出发，推导了非线性问题的扩展卡尔曼滤波公式，提出了渗流有限元和扩展卡尔曼滤波方法的耦合算法，用于渗流场的适时预报，并编制了相应的程序；4．利用本文提出的渗流场适时预报方法，对锦屏二级电站引水隧洞开挖过程中的渗流场进行了预报，并对预报的结果进行了简单的分析。关键词：裂隙岩体渗流有限元参数反演卡尔曼滤波本文获得国家自然科学基金(50579090)“复杂条件深埋长岩溶裂隙围岩隧洞涌水动态随机预测方法研究”和科技部十--X

3、i科技支撑计划(2006BAB04A06)“西线超长隧洞TBM施工关键技术问题研究”之专题“深部陡倾角层状裂隙岩体涌水与突水机理及对隧洞安全影响”资助!AbstractSeepageproblemhasbecomeanimportantsubjectingeotechnicalengineering,andthedeterminationofpermeabilityparameteristhekeyproblemintheresearchofseepage．Howtodetermineandmodifypermeabilityparameterduringtunn

4、elexcavationiSresearchedsystematicallyinthethesis．n圮maincontentsaredemfibedasfollows：1．Thebasictheoryandthecalculationmodelofsee口ageforfracturedrockmassalesimplyintroduced．Thenthethree·dimensionalfifIiteelementmethodofseepagebasedOiltheeiglIt-nodeisoparametricelementisgiven．Inaddition

5、,thediscussionofthetreatmentoffreesurfacesandflowboundaryaregiven．2．ThebasicprocessofSGAisintroduced．n坞efficiencyofgeneticalgorithmisgreatlyimpmvcdbymendinggeneticoperatorsandcrossoveroperatorsandaddingtheacceleratinggeneticoperators．Atlast，thehybridgeneticalgorithmwhichgreatlyimprove

6、thelocalsearchefficiencyofgeneticalgorithmispresentedwiththecombinationoflocalsimplexsearchandgeneticalgorithm．3．BasedonKalmanfilteringformulaoflinearproblem，theKalmanfilteringexpansionformulaofnonlinearproblemisdeducedandthecouplingalgorithmoffiniteelementmethodofse印ageandKalmanfilte

7、ringexpansionmethodiSpresented，whichCanbeusedforreal-timeforecastofseepage，thecorrespondingprogramiscompiled．4．Basedontheabovemethod，aforecastofsc印agcfieldduringexcavationofdiversiontunnelinJinpingHydropowerStationisperformed，andasimpleanalysisofforecastresultsismade．Keywords：seepagei

8、nfrac