浅谈基于监控量测和数值模拟的隧道围岩参数反演分析

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1、武汉理工大学硕士学位论文基于监控量测和数值模拟的隧道围岩参数反演分析姓名：董呈龙申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张季如20090501武汉理工大学硕士学位论文摘要随着我国山区高速公路隧道工程大量的兴建，如何合理地确定岩体力学参数显得尤为重要。由于岩体介质的复杂性和施工因素的影响，多数工程用解析法求解是不可能的。随着计算机技术在岩体力学和岩土工程中的应用和推广，岩石力学的数值理论和方法己得到迅速发展和应用。然而由于岩体材料的非均质和不连续性，岩石力学计算的输入参数往往难以确定。工程中常采用的室内试验和局部现场试验，也无法全面反映

2、工程区域内的岩体性质，这将造成理论分析值与实际值相差较大。以现场量测位移为基础的位移反分析法是确定数值计算输入参数的有效手段之一。根据隧道工程的现场量测数据和观测资料，建立一套系统、方便、实用的隧道围岩参数位移反演方法，将对隧道工程的施工产生显著的技术经济效益，对隧道工程的设计也有很好的借鉴和指导意义。本文结合目前在建的吉首至茶洞高速公路麻栗场隧道和已完工溪洛渡水电站4#公路隧道项目，通过隧道监测结果分析，结合隧道的数值模拟研究，运用直接反分析方法反演分析围岩的物理力学参数，主要内容可总结为如下：(1)介质模型是岩体参数反分析的一个重要

3、理论前提。如果介质模型有违实际情况，无论参数如何确定也不能确切表达介质性态的力学相应。本文较为详细的介绍了岩体弹性模型和弹塑性本构模型。(2)在总结前人经验的基础上，确定弹塑性模型为反分析的介质模型。同时从影响围岩位移因素的程度上来分析，确定弹性模量昱和地应力侧压力系数K为待反演参数。(3)结合2个工程实体项目的监测数据来进行参数反演分析，首先确定参数的优选范围，采用黄金分割法不断优选参数代入FLAC3D程序计算出围岩理论计算位移，并与实测位移值进行比较。经过多次的优选和位移计算，最终确定了隧道围岩的弹性模量和地应力侧压力系数。并通过监

4、测断面进行检验，结果证明2个算例的反演参数的准确性是令人满意的，证明本文的反分析方法是可靠的，具有一定的适用性。关键词：隧道；介质模型；监控量测；围岩参数；数值模拟；位移反分析武汉理工大学硕士学位论文AbstractWithalargernumberconstructionofmountainhighwayrunnel，itisparticularlyimportanttodeterminereasonableparameterofrockmechanics．Duetothecomplexityofrockmassmediaandcon

5、structionfactors，themajorityofengineeringanalysismethodisnotpossible．Withtheapplicationofcomputertechnologyinrockmechanicsandgeotechnicalengineering，rockmechanicstheoryandnumericalmethodshavegottherapiddevelopmentandapplication．However,duetotheheterogeneityanddiscontinui

6、tyofrockmaterial，rockmechanicscalculationofinputparameterisoftendifficulttodetermine．ThelabararytestandfieldlocaltestusinginengineeringCannotreflectthenatureofrockmass，whichwillresultinagreatdifferencebetweentheoreticalanalysisandtheactualvalue．Anti—displacementanalysisb

7、asedonthemeasurementofdisplacementisoneofeffectivemeansindeterminingnumericalcalculationparameter．Accordingtothemeasurementdataandmonitoringinformation，asystem，convenient，practicalwayofinversionanalysisofrockparametermustbefound，whichwillbringasignificantcost—effectivein

8、fluencetotunnelconstruction，andalsoagoodreferenceandguidetothedesignoftunnelconstruction．Basingonthecur