基于差异进化算法和非线性有限元的隧道围岩参数反分析.pdf

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1、分类号UDC密级单位代码10151基于差异进化算法和非线性有限元的隧道围岩参数反分析王军祥指导教师姜谙男职称学位授予单位大连海事大学教授申请学位级别工学硕士学科(专业)道路与铁道工程论文完成日期2011-05答辩日期2011·06答辩委员会主席ParameterInversionofTunnelSurroundingRockBasedonDifferentialEvolutionAlgorithmandNonlinearFiniteElementsAthesisSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulfi

2、llmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringbyWangJunxiang(HighwayandRailwayEngineering)ThesisSupervisor：ProfessorJiangAnnanJune2011舢9M5M6删6㈣趵肼叫—●舢Y大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博／硕士学位论文．：基王差显鲎丝篡选塑韭绫丝直醒丞的隧道囤鲞叁麴厦盆扳：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究

3、做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》

4、(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在——年解密后适用本授权书。不保密叫(请在以上方框内打“√")论文作者签名：一名：嬲日期：黝7障多月刃日中文摘要摘要由于隧道所处的地质体具有高度的复杂性和非确定性，加之所受荷载及边界条件较为复杂，计算所需参数难以准确的给出等，使得无论是理论解析法还是数值解析法在计算上难以达到理想的结果。位移反分析可以有效地解决“参数不准’’的瓶颈，而得到中外隧道工程界的广泛关注。本

5、文基于非线性有限元理论和岩土弹塑性理论，在本构方程的求解上采用了新型的算法一返回映射算法(ReturnMappingAlgorithm)，自主开发研制了返回映射非线性有限元程序。并将有限元计算程序嵌入到差异进化算法之中，自主开发了智能位移反分析程序(即EEOS反分析程序)。为便于前后处理，还进行了两个接口的程序编制，一是编制程序将ANSYS软件划分的网格，转化为有限元计算程序的前处理文件；二是将有限元计算的应力等结果，转化为tecplot软件可以执行的输入数据，进而可以图形的形式直观显示模拟结果。通过较多算例对开发的EEOS反分析程序进行测试，数值计算结果与

6、解析解较为一致。对反分析程序中的差异进化算法中的控制参数进行了比较，得出参数对反演结果和收敛速率影响的规律，为合理的DE参数选择提供了依据。将开发的EEOS反分析程序应用于在建的大连地铁工程。首先进行现场监测点的布设和施工中的数据监测，对特定断面的地表沉降，洞周收敛和拱项下沉等进行分析，然后采用EEOS反分析程序进行围岩参数的反分析，最后基于反演参数进行隧道开挖模拟，获得未来各开挖步围岩塑性区及应力、变形的演化，对实际工程起到重要的指导作用。关键词：差异进化算法；非线性有限元；返回映射算法；位移反分析；程序开发英文摘要ABSTRACTAshi曲de孕eeco

7、mplexityanduncertaintyofgeologicalofthetunnel，itsufferedloadsandboundaryconditionsismorccomplex，anditisdifficulttocalculatetherequiredparametersaccurately．Makingboththetheoreticalanalysisorthenumericalanalysismethodisdifficulttoachievethedesiredresults，displacementbackanalysiscanef

8、fectivelysolvethebottlenec