裂隙岩体流固耦合参数反演分析

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1、武汉理工大学硕士学位论文裂隙岩体流固耦合参数反演分析姓名：米健申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：李新平20070401摘要目前，国内外学者在裂隙岩体流固耦合模型选取方面进行了大量的研究工作，业已提出了诸多仿真性较好的耦合分析模型，而与这些模型相应的参数往往难以反映岩体真实的渗流及力学特性。而参数的准确选取是数值模拟的关键。由于耦合模型更好的模拟了裂隙岩体真实的变形机理和渗流特性，但其中包含了诸多不易直接测定的参数，因而，基于水头、位移等多类型观测资料进行渗流和力学参数的耦合反演不仅能够提高传统参数反演结果的可信度，而且

2、为准确确定这些不易直接测定的参数提供了强有力的工具。本文在充分总结和分析本课题相关领域的诸多研究成果和最新进展的基础上，开展了裂隙岩体流固耦合的数值模拟及参数反演分析的研究，本文的主要工作及结论如下：1)采用变分不等式法解决有自由面的渗流问题，结合统一域混合模型，利用目前参数反演领域应用最广泛的间接法，针对裂隙岩体渗透参数反演进行了深入研究，改善了参数反演的适定性，提高了参数反演的可靠度；2)利用差分法分析了测点水头对渗透系数敏感性，并采用参数敏感性分析构造优化目标泛函权函数的方法，最大限度的利用了敏感性好的有利量测信息改善参

3、数反演的适定性；3)利用网格分布法生成遗传算法的初始种群，并通过构造个体自适应概率对基本遗传算法做了改进，将改进后的算法与传统的单纯形法相结合，再进行小生境淘汰操作，形成了一种高效的混合加速遗传算法，克服了基本遗传算法局部搜索能力差、计算量大以及对大搜索空间适应能力差等缺陷，并将其成功的应用于某抽水蓄能电站地层裂隙岩体渗流参数反演实践中；4)考虑到裂隙岩体渗流与应力存在强烈的耦合作用，本文基于求解稳定渗流场与弹性位移场耦合的分析方法，采用正交计算对耦合分析中的力学参数进行敏感性分析，根据敏感性分析结果确定反演的力学目标参数，然

4、后利用水头量测资料，应用本文提出的混合加速遗传算法进行裂隙岩体流固耦合的参数反演分析，并通过典型的大坝工程实例验证了以上理论的正确性。关键词：耦合模型，数值分析，敏感性分析，参数反演，遗传算法AbstractAtpresent,thedomesticandforeignscholarshavedonethemassiveresearchworkontheselectionoffluid-solidcouplingmodelinthefissuredrockmass,andtheyproposedmanygoodsimulati

5、oncouplingmodels，butthecorrespondingparametersofthesemodelsoftencouldnotaccuratelyreflectstherealseepageandmechanicscharacteristicsofrockmasses．Andtheexactlyselectionofparametersisthekeyofnumericalsimulation．Thecouplingmodelcouldsimulatethedeformationmechanismandsee

6、pagecharacteristicbetter,buttherecontainsmanyparametersthatcouldnotbeeasydirectlymensurated．Therefore，backanalysisfillthecouplingofseepageandmechanicsparametersbasedonobservationofwaterheadanddisplacementcouldnotonlyenhancetheresultreliabifityofthetraditionalparamet

7、erbackanalysis，butalsocouldsupplypowerfultoolfordeterminationtheseparametersthatcouldnotbeeasydirectlymeusurated．Inthispaper,Ollthebasisofreviewingtheresearchadvancesinthefieldsofseepageparameterbackanalysis，numericalsimulationandparameterbackanalysisofthefluid·soli

8、dcouplinginthefissuredrockmassareunfolded,theprimaryworkandthemajorresultsofthispaperareasfollows：1)Thevariationalinequalityformulationisa