作者：刘世君岩石力学本构模型反分析方法工程应用反演分析位移计算参数量测边界条件地应力
摘要：岩体本身是一个高度复杂的不确定和不确知系统,其物性参数、本构模型、计算边界条件(地应力等)和博士学位量测的位移与应力等无法准确确定.由量测信息来确定各类计算参数和模型的反分析方法自提出以来得到了迅速的发展,目前已成为解决复杂岩土力学问题的重要方法.针对当前岩石力学中的热点和难点问题进行了研究,并将其应用于实际工程中.主要工作内容如下:(1)采用区间变量表示工程中的不确定性量,针对区间分析中计算结果的区间扩张问题,提出了区间参数摄动法和区间参数优化法来求解区间有限元方程;当区间变量范围较大时,提出了将区间参数分区的方法来求解区间有限元方程;通过一计算实例,将原有的解法同提出的方法进行了比较.(2)在区间有限元方程的解法深入研究的基础上,将量测信息视为区间不确定性的变量,建立了区间参数反分析模型,将区间分析同摄动理论、优化方法相结合,提出了区间参数摄动反分析方法和区间参数优化反分析方法;基于确定性逆反分析的思想,提出了区间逆反分析方法.(3)在梯度类优化方法中,针对梯度计算中计算量大、耗时的问题,提出了用变分伴随方法来计算参数反分析中的梯度向量,形式简单,计算快捷.(4)根据系统辨识所需的先验信息、实现的原理和方法,对岩土工程本构模型辨识从一般的角度进行了分析探讨.基于流变岩体的室内简支梁弯曲流变试验,建立了量测应变值同蠕变柔量之间的关系式和现场地下模型洞室量测位移同蠕变柔量之间的关系式.在反分析过程中,首先由量测信息反分析出蠕变柔量,再由蠕变柔量辨识出模型参数,从而得到所需的本构模型;在优化反演过程中,提出了一种减少非线性优化变量个数的方法,以改善反问题的不适定性.(5)提出复杂岩体初始地应力场的反分析模型.在模型中,
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