一、地下结构的经验设计及工程类比法按可靠性理论深化的可行性(论文文献综述)
李志华[1](2008)在《隧道结构生命全过程可靠度研究》文中研究表明隧道结构生命全过程由施工期、使用期和老化期三个阶段构成。在施工期隧道围岩中原有应力平衡被破坏,喷射混凝土及锚杆的强度还在增长过程当中,随时可能遇到各种险情。隧道进入老化期后,受到自然环境和使用环境腐蚀介质的长期作用,导致结构抗力不断下降,且由于围岩介质具有流变效应,衬砌所受到的作用不断增长,导致隧道结构在这一时期呈现较高的风险。风险率较低的使用期,在灾害性地震作用下,隧道结构风险率又上升到较高的水平,有关研究目前尚不充分。在隧道结构可靠度已有研究成果的基础上,抓住隧道结构生命全过程三个阶段的特征进行研究,是隧道结构可靠度研究的一个新的拓展,对于保证隧道结构的安全性、适用性、耐久性和经济性具有重要的指导意义。为此本文以隧道结构生命周期全过程为主线,开展了以下几方面的研究工作:1、施工期盾构隧道开挖面稳定及初期支护结构可靠度研究采用数值模拟方法,研究了隧道开挖面的极限支护压力;以不同工况下地层参数及其极限支护压力比为样本,待BP神经网络训练完毕后,即可预测大量给定地层参数工况下开挖面的极限支护压力比,对其进行统计分析,得到概率分布特征;在理论分析的基础上并结合工程实际,探讨了盾构施工土压力的确定原理;建立了隧道开挖面稳定的极限状态方程,运用具有全局优化能力的遗传算法,对其进行了可靠度分析。本文除能够科学合理的评价开挖面的稳定程度外,对于盾构施工过程中合理地确定开挖面支护压力也具有一定的参考作用。对于隧道施工过程中的初期支护结构,目前还没有一个高效、通用的可靠度计算方法。本文通过围岩应力释放系数,用二维问题来对隧道开挖过程进行准三维分析。将施工过程中的隧道视为时变结构,建立了初期支护结构可靠度几何优化模型。针对该模型搜索区域大而可行区域小的特点,提出了基于改进遗传算法的可靠度计算方法,并用蒙特卡罗直接重要抽样方法对本文方法的求解精度进行了验证。然后用本文方法分别求得了在不同开挖速度工况下初期支护结构可靠度指标随时间变化的关系。另外,还对初期支护结构可靠度进行了敏感性分析,对明确隧道施工质量控制重点具有指导意义。2、使用期隧道空间结构体系可靠度和抗震可靠度研究针对求解隧道空间结构体系可靠度问题,做了如下工作。首先,在地质统计理论的基础上,提出了围岩物性参数等效方差增大函数这一概念,将同级围岩长度范围内围岩对衬砌空间作用的变异性简化为平面问题。其次,运用Weibull—Бологин脆性破坏统计理论,求得二次衬砌空间结构等效抗力,从而将同级围岩长度范围内的隧道空间结构体系可靠度问题化为平面问题。最后,探讨了隧道结构破坏的主要失效模式及其体系可靠度计算方法。文中以某隧道为例,对其进行了空间结构体系可靠度评估。本研究成果为实现隧道空间结构体系可靠度评估开辟了一条新的途径。从隧道结构地震反应谱出发,基于地层反应位移法,运用误差传递函数,对隧道结构进行不确定性分析,得出隧道结构在地震作用下最不利内力的统计特征。建立了隧道结构承载能力极限状态方程,开发了基于MATLAB优化工具箱的工程结构可靠度计算方法。以某隧道Ⅴ级围岩浅埋段为例,分别求解了小震、中震及大震作用下隧道结构最不利位置处的可靠度指标。从所求结果可以看出,随着震级的升高,隧道结构可靠度明显降低。3、老化期隧道结构可靠度研究立足于现行计算理论,对由于锈蚀引起小偏心受压构件的结构性能退化和破坏特征进行了分析,推导了隧道结构小偏心受压的时变承载能力极限状态方程。针对隧道工程中存在的大量不确定性,将围岩产生的粘性变形作为其弹性变形的初始变形,在线弹性有限元分析理论的基础上,推导了围岩粘弹性随机有限元增量列式,并编制了粘弹性随机有限元程序,计算了某隧道二次衬砌结构不同时刻的内力及其标准差。以二次衬砌拱顶处为例,探讨了混凝土强度折减系数η对可靠度指标的影响,并对二次衬砌结构三个控制截面不同时刻的可靠度进行了评估,发现隧道结构可靠度指标随时间的延长而几乎呈线性衰减,并对可靠度指标的衰减原因进行了分析。这对于隧道结构日常管理、维护、加固等环节具有一定的实用价值和理论意义。
党超[2](2012)在《马鞍子梁隧道围岩变形规律及初期支护结构安全性研究》文中认为开展复杂条件下公路隧道围岩变形规律及初期支护结构安全性研究对于隧道的安全施工具有重要价值。本文以马鞍子梁公路隧道工程为依托,采用理论分析、支护设计、数值模拟和现场监测相结合的手段开展研究工作,主要结论有:(1)完成了影响马鞍子梁隧道围岩变形的主要因素分析。结果表明,影响围岩变形因素有围岩级别、地应力、施工因素三方面,其中施工因素受开挖方法、支护结构、临近施工等方面影响。(2)基于工程类比和理论计算方法完成了马鞍子梁隧道Ⅳ级围岩的初期支护参数设计。通过FLAC3D数值模拟,研究了不同开挖方式、不同埋深等工况时Ⅳ级围岩初期支护参数的合理性。结果表明,留核心土开挖方法是Ⅳ级围岩隧道合理的开挖方式,不同埋深对初期支护参数影响比较大。(3)完成了马鞍子梁隧道围岩变形现场监测方案设计与现场监测研究。采用变形曲线、变形速度曲线、和变形加速度曲线研究了隧道围岩的变形特征。采用统计方法分析围岩级别与围岩稳定时间、围岩稳定值的关系,得到了马鞍子梁隧道围岩变形规律。现场量测数据与数值模拟结果的对比表明,围岩的变形实测值与FLAC3D预测值变化趋势基本一致。(4)通过理论计算和数值模拟相结合的方法完成了型钢喷射混凝土初期支护的安全性评价。结果表明,同一埋深情况下,随着钢拱架间距的增加,初期支护安全系数减小,减小幅度不太大;同一钢拱架间距,随着埋深的增加,初期支护安全系数也相对减小。型钢喷射混凝土初期支护形式支护效果非常明显,初期支护安全系数不小于2.0,说明喷射混凝土强度达到设计强度时,安全系数偏保守。
贾剑青[3](2006)在《复杂条件下隧道支护体时效可靠性及风险管理研究》文中认为近几年来,由于隧道及地下空间工程开发逐渐向深埋、长大方向发展,隧道支护结构失稳而导致的隧道工程事故越来越多,究其原因,主要有两方面:一方面是由于大埋深隧道围岩表现出较强的流变特性,其稳定与可靠性有显着的时效特征,但对隧道围岩及支护体时效稳定及可靠性的研究不足;另一方面,目前,在国内还缺乏一套系统的隧道工程风险评估体系,对隧道工程事故缺乏预见性及有效的管理与评估。对此,本文结合国家自然科学基金“隧道与地下空间工程结构物的稳定性与可靠性”项目,以方斗山大埋深隧道开挖工程为工程研究背景,研究了隧道及地下空间工程支护体的时效可靠性及风险管理问题,主要内容包括: (1) 在复杂条件下隧道围岩工程力学特性研究中,首先通过方斗山隧道围岩岩石的单轴、三轴及流变实验和实验结果的曲线拟合及分析,确定了Kelvin-Voigt流变模型作为方斗山大埋深隧道围岩流变模型,并检验了该模型的可行性。 (2) 以Kelvin-Voigt流变模型为理论基础上,推导了隧道围岩与支护体间的接触压力及位移时效方程;定义了支护体时效破坏概率的概念和计算方法,即支护体时效破坏概率等于支护体位移时程曲线与支护体位移阀值的交点到位移时程曲线收敛点间的弧段长比上支护体与围岩发生作用点与位移时程曲线收敛点之间的弧段长;在此基础上,确定了基于“荷载—结构”模型的隧道支护体受拉、受压时效可靠性方程和基于“收敛—约束”模型的隧道支护体时效可靠性方程:并运用自编程序,重点分析了基于“收敛—约束”模型的隧道支护体时效可靠性。 (3) 在理论分析的指导下,在方斗山隧道大埋深段布置了6个监测断面,重点对工字钢拱应力、喷射混凝土与围岩接触压力、喷射混凝土内应力、锚杆轴力、临时钢支撑应力、二次衬砌钢筋应力、二次衬砌与喷射混凝土接触应力以及支护体水平收敛位移及拱顶下沉进行现场监测,并分析了其变化规律。结果表明,运用联合支护形式,方斗山大埋深隧道围岩及支护体历时3个月左右均趋于稳定;初次支护应力小于其极限强度,说明其可靠性较高;二次衬砌上的应力比较小,起到安全储备的作用。监测结果与理论计算结果基本一致。 (4) 在数值模拟分析中,提出了运用“开挖步”实现支护体时间效应的学术思想。运用3D-σ有限元分析程序,对方斗山隧道大埋深段支护体的稳定状态进行模拟分析,确定了隧道断面上初次支护和二次衬砌的水平应力、竖向应力、竖向位移、支护体破坏域、屈服接近度、安全率等的时效变化特征。 (5) 在隧道工程风险管理研究中,对风险损失的表达式进行推导、修正,并运用风险模拟原理,对风险损失的评估结果进行“可信性”验证;在此基础上,结
吴翔天[4](2005)在《隧道结构失稳及可靠度研究》文中认为在地下工程结构分析中,人们常用传统的单一安全系数法,由于该方法不能考虑结构各参变量客观存在的随机特征,而存在诸多自身不能克服的弊端,本文用可靠度来度量结构的可靠性能,使工程设计更趋科学、合理,更能反映问题的本质。 本文在查阅大量文献的基础上,通过对隧道结构失稳原因的分析,探讨了隧道失稳的影响因素和失稳形式,同时对隧道失稳的判断依据进行了系统的阐述,确定了容许极限位移量作为本文隧道结构失稳模拟的判定依据。 论文依托秦岭Ⅰ号隧道工程,利用其有关资料,选用Druker-Prager准则作为岩体屈服准则对典型区段进行三维非线性有限元分析。研究成果表明,拱腰部位出现应力集中,最大值出现在距拱脚1/3处,拱顶应力为最小;开挖、支护完成后,拱顶部位位移最大,拱腰次之,拱脚最小,此结果与现场监测相比分布基本一致。 目前,对类似隧道结构等大型地下洞室结构的可靠性分析已成为国内外有关学者的研究焦点之一,由于结构的复杂性,其结构功能函数无法用显式表达,以致无法直接使用一次二阶法及其改进方法。而且象这种大型的复杂结构采用蒙特卡洛法,将需上万次模拟,使之实用性受到质疑。为此,本文采用响应面法构造模拟函数,将响应面法与蒙特卡洛法相结合对秦岭Ⅰ号隧道进行可靠性分析。研究成果表明该段隧道结构处于稳定状态,可靠性分析中可以看出β值拱脚最大,拱腰次之,在拱腰上部1/3处可靠度变小而后变大,然后重新变小直至拱顶最小,与三维非线性有限元分析和实际监测位移变化基本一致,且与蒙特卡罗法5000次模拟相比较误差控制在3%以内,因此本文方法是可行的。本文利用响应面法构造功能函数之后,计算结构的可靠指标时,一般只需迭代4~5次即能满足精度要求,此时响应面法相当于提高了蒙特卡洛法的抽样技术,有效地提高蒙特卡洛法的模拟效率。 本文通过对典型区段三维非线性有限元分析、可靠度模拟研究及对现有监测资料的整理分析对比,获得了较为满意的结果。本文所提供的可靠度分析方法可行且基本上反映了隧道结构的实际稳定状态,本次模拟分析考虑的参数及分布特征基本能满足要求,实例证明该方法效率高,实用性强,用于地下结构的可靠性分析是可行的,在类似大型复杂结构的可靠度模拟中具有推广价值。
景诗庭[5](1990)在《地下结构的经验设计及工程类比法按可靠性理论深化的可行性》文中进行了进一步梳理本文对目前地下结构设计中仍占主导地位的经验设计和工程类比法探索深化和提高的途径。提出以坑道稳定性分析为准则,以模糊概率为指标的地下结构经验设计流程,对各阶段坑道稳定可靠度如何确定提出建议。
李翔[6](2012)在《隧道工程稳定可靠度计算分析方法研究》文中研究指明隧道稳定可靠度评价一直是隧道工程领域所面临的重大问题之一。在此评价过程中,作为可靠度理论不可或缺的组成部分,以及实施可靠性优化设计与风险预测的必要环节,隧道稳定可靠度计算分析方法研究具有至关重要的地位,其计算结果合理性与准确性不仅直接关系到隧道工程安全可靠程度,而且也将对其相应工程决策产生重大影响。为此,本文将在考虑隧道自身具备的有关工程特性基础上,针对其可靠度计算过程中功能函数的构建与不确定因素的描述方式这两个关键性问题,分别从概率与非概率角度对隧道稳定可靠度计算分析方法与理论开展研究,进而在隧道工程中进行应用。首先,基于概率可靠度方法,在构建功能函数过程中,针对目前隧道隐式功能函数可靠度计算存在的问题,以常见的锚喷支护为例,依据围岩与支护结构之间相互作用机理,通过采用围岩剪切滑移理论、薄壁圆筒公式以及锚杆与围岩共同变形理论建立了相应的结构功能函数,并在一次二阶矩理论框架内,引入了差分方法替代功能函数偏导运算。在此基础上,通过Taylor级数展开将上述功能函数转化为以可靠指标为未知变量的形式,同时结合复合函数求导法则推导出可靠指标迭代逼近求解公式,进而建立了一种适用于隧道工程隐式功能函数可靠度求解的简便实用方法。其次,鉴于隧道工程领域隐式功能函数的复杂性特征,在上章分析方法基础上,对其仍存在的问题通过引入响应面函数建模思路开展相应研究。基于围岩变形判别准则的功能函数,分析了经典二次响应面法试验点选取方式,由统计矩与随机参数分布概型之间关系,并根据随机参数不同分布形式的隧道实际工程特性,指出经典二次响应面法取样方式存在无法反映各参数分布曲线实际特征,而仅适用于其为对称形态的缺陷。由此引入Rosenblueth方法来考虑偏度系数对随机参数分布特征影响,进而采用偏度纠正系数对之实施偏度矫正,据此形成的响应面法能适用于隧道实际工程中随机参数分布形式的多样性特征。工程算例结果表明该方法能使计算结果精度得到较大改善和提高。再次,针对以序列响应面技术为主要代表的经典二次响应面法继续进行深入探讨。通过进一步结合隧道工程中参数耦合作用关系(即因素间相互作用),以及各参数对隧道稳定性能不同重要影响程度的实际工程特性,从序列响应面法自身前提条件存在问题入手,提出采用包含交叉项的完全二次函数形式以考虑参数耦合作用,同时,引入回归正交组合试验设计手段,并结合显着性检验原理,探讨了各参数对隧道稳定性能影响程度的判别方法,形成了具有识别参数重要程度的响应面模型优化技术。然后,根据各参数之实际变化范围由可靠指标几何意义求解可靠指标,建立了更具工程合理性的隧道隐式功能函数二次响应面可靠度计算方法。工程实例分析验证了该方法的有效性与合理性。为进一步在隧道工程领域探讨利用响应面函数建模手段处理隐式功能函数可靠度问题时的适用性,依据其自身稳定性力学状态高度复杂的基本工程特性,综合考虑了函数表达关系与取样方式。在响应面函数具体表达关系上,针对二次多项式及现有其它函数形式局限性,引入了理论上更趋严谨、对复杂非线性问题处理更有效的支持向量机回归方法;对于试验样本点选取方式,采用对复杂非线性模型估计适应能力更强、计算效率更高的均匀设计试验方法。上述两者结合形成了一种更趋完善的隧道可靠度响应面技术,拓宽了其解决隧道复杂隐式功能函数可靠度问题的工程适用范围。通过举例分析与验证展示了该方法的正确性与工程参考价值。最后,在以上概率方法基础上,为更进一步丰富和完善隧道稳定可靠度计算分析方法,针对该领域不确定性数据匮乏、不易获得不确定性因素足够信息而导致概率方法求解之先决条件无法满足的实际状况,基于不确定因素集合描述方式,从非概率评判角度对隧道可靠度分析方法开展研究。通过引进鲁棒可靠性思想,采用Information-Gap(Info-Gap)鲁棒性理论将隧道响应输出模型中不确定参量以Info-Gap集合模型来描述,并基于稳定性力学模式,由输出模型响应值与临界值之间关系构建鲁棒函数,据此将隧道发生失效前可容许不确定参量之最大波动幅度值定义为鲁棒可靠指标,进而建立了新的基于Info-Gap鲁棒性分析模型的隧道非概率可靠度评价体系。通过实例分析与讨论,表明了该模型具有较强的可行性及一定的工程应用前景。
张道兵[7](2014)在《深埋硐室围岩压力上限解与结构体系可靠度》文中提出摘要:地下工程作为岩土工程的一个重要研究方向,在交通、矿山、国防等工程领域发挥着重要作用。而深埋硐室稳定性问题又是地下工程研究的焦点。如何对深埋硐室进行准确的安全评价是岩土工程师们一直关注的热点。如何准确获得深埋硐室的围岩压力是岩土工程界的难点。极限分析理论基础严谨,分析过程简单,在计算过程中不需要对弹塑性变形的全过程进行分析,而直接关注于岩土的极限破坏状态,通过构建机动容许的速度场以及静力容许的应力场,根据虚功率原理来求解深埋硐室围岩压力的上、下限解,是解决深埋硐室围岩压力的有效途径之一。而关于深埋硐室安全性的评估,与安全系数相比较,可靠度作为评价安全性的指标更为科学。因此,本文将极限分析方法与可靠性理论相结合,对深埋硐室的围岩压力和稳定性问题进行研究,为今后深埋硐室的支护设计和稳定性评估提供理论依据。论文主要创新性成果如下:1、构建了深埋硐室平动与转动相结合的破坏机制,即由“楔形塌落体+转动圆弧体+n个平动三角形体”构成,并且得到了深埋硐室围岩压力的最优解。通过对比分析,当三角形块体数n变大时,围岩支护反力的上限值趋于稳定,计算精度也变高;而当n=3时则可满足围岩压力的精度要求。此外,基于构建的深埋硐室的破坏机制(三角形块体数n=3),将本文极限分析方法计算所得的围岩压力与普氏理论以及数值模拟方法的计算结果进行了对比,最大差值小于30%,则验证了本文深埋硐室破坏机制的合理性。2、基于深埋硐室的破坏机制,利用极限分析上限定理分别得到了线性与非线性Mohr-Coulomb破坏准则下围岩压力的解析解,并且分析了非线性系数以及岩土各参数对围岩压力的影响。3、基于深埋硐室的破坏机制,利用极限分析上限定理得到了Hoek-Brown破坏准则下围岩压力的解析解,并且分析了Hoek-Brown破坏准则中各参数以及岩土各参数对围岩压力的影响。4、分别建立了含单一和含多个功能函数的多失效模式相关下结构体系可靠度的一般模型,提出了利用Monte Carlo模拟法直接进行编程计算可靠度的方法,给出了具体的计算步骤和流程图,并且基于不同模型分别得到了结构体系可靠度的相对精确值。5、基于Mohr-Coulomb破坏准则和Hoek-Brown破坏准则分别建立了多失效模式相关下深埋硐室结构体系可靠性模型。采用MonteCarlo模拟法计算了模型的可靠度,通过参数敏感性分析得到了影响深埋硐室结构体系可靠度的主要因素。6、以通平高速公路的姜源岭隧道以及山脚树煤矿21128采区运输平巷为例,采用极限分析上限法计算了深埋硐室围岩压力的大小,并且与数值模拟和现场实测的结果进行了对比,其一致性验证了本文方法的正确性。图99幅,表61个,参考文献204篇。
张聪[8](2020)在《巴东组地质条件下下穿高速高铁隧道支护时效可靠性研究》文中进行了进一步梳理近年来,地下空间的开发与利用越来越受到国家的重视。隧道建设作为地下空间的重要工程,其安全性问题受到了广泛关注。在巴东组等复杂地质条件下,具有较强蠕变特性的隧道围岩屡见不鲜,支护体的可靠性及断面稳定性有明显的时效特性。因此,在掌子面不断推进的过程中,已完成支护段的支护结构发生破坏导致的塌方等隧道工程事故与日俱增。但目前关于隧道及地下人防工程的坍塌事故分析,也就是针对支护体时效可靠性的研究还较少,即对隧道工程的风险预测及有效安全评估还存在不足。对此,本文以重庆市奉节县境内柏村沟浅埋大跨度高速高铁隧道开挖工程为工程研究背景,选择了DK718+800、DK718+751.7及DK718+750.8典型断面进行研究。本文借助ABAQUS和MIDAS/GTS有限元分析软件,考虑复杂地质条件下围岩的蠕变作用,研究了巴东组地质条件下隧道施工过程中初期支护的时效可靠性问题,主要研究内容如下:(1)首先介绍了隧道围岩的蠕变特性,然后阐述了初期支护与围岩间的相互作用过程,最后分析了岩石的两种基本蠕变过程,即稳定蠕变(衰减蠕变)与非稳定蠕变(非衰减蠕变)。随后介绍了评价隧道工程可靠性的一般方法,因为隧道洞周的沉降及收敛能够最直观且客观地反映隧道施工过程中支护结构的力学性质及稳定性,所以本文着重考虑位移来研究隧道初期支护结构的时效可靠性,以收敛-约束原理为基础定义支护结构的时效破坏概率,同时介绍确定极限位移的方法。(2)选择柏村沟隧道DK718+750~DK718+800地段,借助MIDAS/GTS软件进行建模分析。选择CD法、台阶法及全断面法这几种施工方法,分析各个工况隧道洞周的位移变化情况,据此判断采用不同施工方法时变形最大的断面位置,即风险最大的不利断面。(3)选择柏村沟隧道DK718+800、DK718+751.7及DK718+750.8典型断面利用ABAQUS软件进行建模分析。选择拱顶、拱肩、拱腰和拱脚这几个断面关键位置,分析支护结构各特征点处随着掌子面的推进在不同方向的应力变化及变形情况,最后对各断面支护体的位移-时间曲线进行多项式拟合。根据拟合方程分别计算各观测点的时效破坏概率,由此得出不同开挖过程中隧道危险断面的时效破坏概率,进而判断隧道断面的时效可靠性及稳定性。时效破坏概率的加入能够实现隧道工程风险的动态评估,全面预测隧道施工全过程中不同时间点的风险,对于地下隧道的设计优化和施工风险规避具有重大的意义。
孙广义[9](2003)在《矿井支护系统可靠性理论研究》文中提出矿井支护系统可靠性理论研究主要是针对目前矿井支护存在的一些问题而提出的,其目的是提高矿井支护系统可靠性水平,降低生产成本,保障矿井高产高效的实现。矿井支护设计应向可靠性设计方向发展,以便适应我国加入WTO后与《ISO2394:1998))系列及《工程结构可靠度设计统一标准(GB50153—92)》接轨。 本文主要以“系统工程”理论为基础研究矿井支护系统可靠性,重点对矿井支护系统可靠性理论与方法、“围岩—支护”系统稳定性及保障矿井支护系统可靠性稳步增长的指标体系进行研究。采用“信息熵”与可靠性理论相结合建立了可靠熵理论模型,利用“耗散结构”理论建立“围岩—支护”系统稳定性分析模型;对围岩分类、荷载进行“不确定性”数学辨识,提高计算准确性;利用“集对分析”方法对支护系统可靠性指标体系进行评价。本论文主要进行了以下几个方面的研究工作: (1)“围岩—支护”系统复杂性研究 分析研究了影响矿井支护系统可靠性的主要因素,确定矿井“围岩—支护”系统是一个大的复杂系统。利用“耗散结构”理论从系统宏观的角度对“围岩—支护”系统的稳定性进行研究。根据围岩熵产生和支护熵流原理初步建立了“围岩—支护”系统稳定性分析模型,确定了“围岩—支护”系统稳定性的判别条件。 (2)矿井支护系统可靠性熵描述的研究 对矿井支护系统可靠性的研究现状进行系统分析,并对利用结构可靠性理论研究矿井支护系统可靠性遇到的问题进行探讨,建立矿井支护系统极限状态方程。利用“信息熵”是系统不确定的原理对矿井支护系统可靠性进行研究,建立了矿井支护系统可靠熵理论与可靠度熵函数分析方法。可靠熵是系统平均可靠性的度量,而可靠度熵函数把工程设计与施工阶段信息相联系,提高矿井支护可靠性设计水平。 (3)围岩分类与荷载辨识的未确定数学模型研究 根据目前围岩分类方案与顶板压力理论模型较多、对支护系统可靠性设计影响较大的特点,研究如何利用多种围岩分类方案和荷载模型获得的信息,发挥每种理论与方法的优点。利用“不确定性.”数学原理对围岩分类、顶板压力模型进行辨识,提高计算结果的准确性。 (4)支护系统可靠性保障体系研究 保障支护系统可靠性稳步增长的关键是生产过程中的控制实施。对影响可靠性稳步增长的指标体系进行研究,然后利用“集对分析”理论对可靠性保障体系进行评价分析。
陈钒[10](2019)在《石膏质岩隧道二次衬砌结构时变可靠度研究》文中研究指明石膏质岩分布广泛,是岩土工程中经常遇到的一类特殊岩体,具有典型的膨胀性和腐蚀性。在隧道全寿命周期内,膨胀会不断增大隧道衬砌结构外部荷载;而腐蚀则持续导致隧道衬砌结构自身强度劣化。在内外不利因素的影响下,隧道衬砌结构的可靠性将逐步降低,增大隧道维护难度,并带来潜在的安全隐患。因此,对石膏质岩隧道二次衬砌结构的时变可靠度进行研究具有重要理论意义和工程实用价值。论文以梁忠高速礼让隧道为工程背景,考虑隧道二次衬砌结构外部荷载和自身抗力的时间效应,建立结构时变可靠度基本理论;研究石膏质岩隧道二次衬砌结构破坏模式,建立相对应的时变可靠度模型;基于连续介质模型,提出隧道全过程动态模拟方法;优化初期支护参数并研究抗膨胀衬砌结构;最后对礼让隧道全生命周期的可靠度进行了计算,并分析了影响参数的敏感性。论文的主要研究内容及创新成果如下:(1)进行了石膏质岩膨胀特性试验,建立了石膏质岩含时间效应的本构模型。(2)基于常规可靠度基本理论,引入时间变量,建立了隧道二次衬砌结构的时变可靠度基本理论。针对石膏质岩隧道二次衬砌结构的可能破坏形式,提出膨胀破坏、腐蚀破坏和综合破坏三种破坏模式。并采用塑性区体积比作为隧道二次衬砌结构的失效判断指标,分别建立了石膏质岩隧道二次衬砌结构三种破坏模式的时变可靠度模型。(3)应用损伤力学,基于损伤等效性原理,建立了二次衬砌结构腐蚀强度参数劣化和完全腐蚀深度的等效模型。在时变可靠度模型中,采用完全腐蚀深度替代腐蚀强度参数劣化,实现了计算难度的简化。(4)考虑隧道二次衬砌结构在浇注、振捣成型的过程中,由于重力作用以及振捣的非均匀性导致的结构参数在不同位置上的较大差异性,将二次衬砌结构分为拱顶、拱肩和拱底三部分,建立了二次衬砌结构强度参数分布模型。(5)提出了在连续介质的地层结构法中,采用包括时间效应的本构模型,利用有限元方法进行数值求解,进而实现隧道全过程动态模拟的方法;给出了计算的基本流程及应用实测数据反馈调整围岩和二次衬砌结构力学参数的方法。该动态模拟方法可以模拟新奥法施工隧道建设全过程,反映初期支护与围岩共同受力继而与二衬共同承担围岩应力的复合衬砌特点,获得隧道各阶段任意时间点的应力与位移场,并能通过判断围岩是否收敛,进行初期支护参数的调整与优化。(6)对礼让隧道初期支护参数进行了优化,提出的优化方案为:预留变形量31cm、二衬施作最优时机为开挖完成后36天、锚杆长度5.5m。采用初期支护优化方案后,施工期隧道围岩及初期支护结构的受力及变形在安全范围内。(7)提出了石膏质围岩隧道的抗膨胀衬砌结构体系,包含初衬、EPS缓冲层和二次衬砌结构;给出了以衬砌结构特征点安全系数为基础的EPS缓冲层优化方法;分析了抗膨胀结构的效能,通过现场试验验证了该结构满足隧道的抗膨胀要求;选用40cm EPS缓冲层,为礼让隧道抗膨胀衬砌结构最优方案。(8)采用隧道全过程动态模拟方法、二次衬砌结构综合时变可靠度模型和ANSYS的PDS模块,对优化初期支护和采用抗膨胀衬砌结构后礼让隧道的二次衬砌结构时变可靠度进行计算,并分析其参数灵敏度。结果表明:二次衬砌结构的时变失效概率符合工程结构“浴盆曲线”基本特征;二次衬砌结构弹性模量和厚度对其可靠度影响显着。服役初期,礼让隧道石膏质岩段整体可靠度指标高于4.20;投入使用30年时,其可靠度指标降为4.10;100年时,可靠度指标降为2.39。
二、地下结构的经验设计及工程类比法按可靠性理论深化的可行性(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、地下结构的经验设计及工程类比法按可靠性理论深化的可行性(论文提纲范文)
(1)隧道结构生命全过程可靠度研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 问题的提出 |
1.2 工程结构可靠性理论研究概述 |
1.2.1 结构可靠性基本理论与方法 |
1.2.2 结构体系可靠度 |
1.2.3 钢筋混凝土结构施工期和老化期可靠度 |
1.3 隧道结构设计模型概述 |
1.3.1 连续介质模型 |
1.3.2 作用—反作用模型 |
1.3.3 收敛—约束模型 |
1.3.4 工程类比法 |
1.4 隧道及地下结构可靠度国内外研究现状 |
1.4.1 施工期可靠度国内外研究现状 |
1.4.2 使用期可靠度国内外研究现状 |
1.4.3 老化期可靠度国内外研究现状 |
1.5 本文的主要工作 |
2 盾构隧道开挖面稳定的可靠度研究 |
2.1 开挖面稳定的极限状态方程 |
2.1.1 开挖面极限支护压力 |
2.1.2 隧道开挖面失稳判据 |
2.1.3 BP神经网络 |
2.1.4 盾构施工土压力的设定原理 |
2.1.5 开挖面稳定的极限状态方程 |
2.2 开挖面稳定的可靠度计算方法 |
2.2.1 遗传算法简介 |
2.2.2 遗传算法的模式定理 |
2.2.3 建立优化方法求可靠度指标β的数学模型 |
2.3 算例 |
2.4 本章小结 |
3 隧道初期支护结构可靠度研究 |
3.1 隧道施工力学性态分析 |
3.1.1 新奥法施工基本理念 |
3.1.2 位移释放系数与开挖面空间效应 |
3.1.3 围岩释放应力变化规律 |
3.2 隧道初期支护结构可靠度计算方法研究 |
3.2.1 建立可靠度几何优化模型 |
3.2.2 基于改进遗传算法的可靠度计算方法 |
3.2.3 结构可靠度分析的蒙特卡罗法 |
3.2.4 算例 |
3.3 隧道初期支护结构可靠度的敏感性分析 |
3.3.1 结构可靠度分析的一次二阶矩法 |
3.3.2 敏感性分析 |
3.4 本章小结 |
4 使用期隧道空间结构体系可靠度研究 |
4.1 围岩压力 |
4.1.1 浅埋隧道围岩压力的确定方法 |
4.1.2 深埋隧道围岩压力的确定方法 |
4.1.3 围岩物性参数空间等效方差增大函数 |
4.2 隧道空间结构抗力 |
4.2.1 Weibull—Бологин理论 |
4.2.2 素混凝土衬砌偏压构件抗力计算公式 |
4.2.3 对称配筋混凝土矩形衬砌偏压构件抗力计算公式 |
4.3 钢筋混凝土小偏压隧道结构的主要失效模式及其体系可靠度计算方法 |
4.3.1 钢筋混凝土小偏压隧道结构的主要失效模式 |
4.3.2 隧道结构体系可靠度计算方法 |
4.3.3 算例 |
4.4 本章小结 |
5 使用期隧道结构抗震可靠度研究 |
5.1 隧道结构抗震设计计算方法 |
5.1.1 反应位移法 |
5.1.2 抗震设计中的地层位移 |
5.1.3 地下地震动加速度幅值变化规律 |
5.2 在地震作用下隧道结构内力不确定性研究 |
5.2.1 地面峰值加速度的统计特征 |
5.2.2 地层弹簧系数的确定及其统计特征 |
5.2.3 二次衬砌的厚度的统计特征 |
5.2.4 二次衬砌混凝土弹性模量的统计特征 |
5.2.5 二次衬砌内力统计特征 |
5.3 建立隧道结构承载能力极限状态方程 |
5.4 基于MATLAB优化工具箱的工程结构可靠度计算方法 |
5.4.1 建立优化方法求可靠度指标β的数学模型 |
5.4.2 相关随机变量的独立化 |
5.4.3 可靠度指标β的求解步骤 |
5.4.4 算例 |
5.5 本章小结 |
6 老化期隧道结构可靠度研究 |
6.1 小偏心受压构件时变承载力计算公式 |
6.1.1 钢筋锈蚀模型 |
6.1.2 混凝土抗压强度的时变模型 |
6.1.3 混凝土截面几何损伤 |
6.1.4 锈蚀钢筋粘结性能的退化 |
6.1.5 隧道结构时变承载力极限状态方程 |
6.2 粘弹性随机有限元 |
6.2.1 粘弹性本构关系 |
6.2.2 基于增量初应变法的粘弹性随机有限元计算格式 |
6.2.3 算例 |
6.3 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
论文创新点摘要 |
攻读博士学位期间发表学术论文及参加科研项目情况 |
致谢 |
(2)马鞍子梁隧道围岩变形规律及初期支护结构安全性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 隧道支护研究现状 |
1.2.2 隧道支护安全性研究现状 |
1.2.3 隧道围岩-支护结构稳定性研究现状 |
1.3 本文研究内容 |
2 影响马鞍子梁隧道围岩变形的主要因素分析 |
2.1 工程概况 |
2.1.1 地形地貌 |
2.1.2 地层岩性 |
2.1.3 地质构造 |
2.1.4 水文地质 |
2.1.5 隧道工程地质特性 |
2.2 影响隧道围岩变形的因素 |
2.2.1 围岩级别 |
2.2.2 地应力 |
2.2.3 施工因素 |
2.3 软弱围岩的变形 |
2.3.1 软弱围岩变形破坏的特征 |
2.3.2 软弱围岩变形破坏类型 |
2.4 小结 |
3 Ⅳ级软岩初期支护设计研究 |
3.1 概述 |
3.2 初次支护设计 |
3.2.1 超前预支护设计 |
3.2.2 钢拱架设计 |
3.2.3 锚杆设计 |
3.2.4 钢筋网设计 |
3.2.5 喷射混凝土设计 |
3.3 本章小结 |
4 马鞍子梁隧道开挖过程 FLAC 模拟 |
4.1 数值模拟建立 |
4.1.1 计算假定 |
4.1.2 计算模型影响范围及其边界条件 |
4.1.3 支护参数的模拟 |
4.1.4 围岩释放系数模拟 |
4.1.5 初始应力状态 |
4.2 不同开挖方式对初期支护的影响 |
4.2.1 工况的选取 |
4.2.2 位移场分析 |
4.2.3 应力场分析 |
4.3 围岩塑性区分析 |
4.4 不同埋深对初期支护的影响 |
4.4.1 位移随埋深变化情况 |
4.4.2 应力随埋深变化情况 |
4.5 本章小结 |
5 马鞍子梁隧道围岩变形分析 |
5.1 隧道现场监控量测的必要性 |
5.2 安装仪器及现场监控量测试验 |
5.2.1 量测目的 |
5.2.2 实验设备的选择及监测频率 |
5.2.3 监测内容 |
5.2.4 监测方法 |
5.3 现场监控量测变形分析 |
5.3.1 围岩监测收敛变形分析 |
5.3.2 监控量测值与数值模拟值比较 |
5.3.3 围岩变形回归曲线分析 |
5.3.4 围岩变形速率分析 |
5.4 时间-位移曲线线形规律分析 |
5.4.1 “正常型”位移-时间曲线 |
5.4.2 “非正常型”位移-时间曲线 |
5.4.3 “非正常”曲线处理方法 |
5.5 围岩级别与变形规律关系研究 |
5.5.1 稳定时间与围岩级别的关系 |
5.5.2 围岩稳定时变形值与围岩级别的关系 |
5.6 本章小结 |
6 型钢喷射混凝土初期支护安全评价 |
6.1 理论计算 |
6.1.1 基本假定 |
6.1.2 承载力计算 |
6.2 数值模拟计算 |
6.2.1 简化单元型式 |
6.2.2 边界条件 |
6.2.3 物理力学参数选取 |
6.2.4 初期支护简化 |
6.2.5 开挖模拟 |
6.2.6 初期支护内力分析 |
6.3 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 需要进一步解决的问题 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(3)复杂条件下隧道支护体时效可靠性及风险管理研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 问题的提出、研究目的及意义 |
1.1.1 问题的提出 |
1.1.2 研究的目的及意义 |
1.2 隧道工程可靠性及风险管理研究现状 |
1.2.1 可靠性理论的发展 |
1.2.2 隧道工程可靠性理论研究现状 |
1.2.3 隧道工程风险管理研究现状 |
1.3 传统的隧道工程可靠性计算 |
1.3.1 隧道工程结构功能函数 |
1.3.2 隧道工程结构可靠度 |
1.3.3 隧道工程结构可靠性指标 |
1.4 传统可靠性理论分析大埋深隧道可靠性存在的问题 |
1.5 本文主要研究内容及技术路线 |
1.5.1 主要研究内容 |
1.5.2 技术路线 |
2 复杂条件下隧道围岩工程力学特性研究 |
2.1 工程概况 |
2.1.1 方斗山隧道概况 |
2.1.2 方斗山隧道地质概况 |
2.2 方斗山隧道围岩流变特性试验研究 |
2.2.1 隧道围岩流变理论 |
2.2.2 方斗山隧道围岩力学特性实验研究 |
2.2.3 方斗山隧道围岩蠕变特性实验研究 |
2.3 方斗山隧道围岩流变模型的建立 |
2.3.1 方斗山隧道围岩流变特性 |
2.3.2 方斗山隧道围岩流变模型设计 |
2.4 本章小结 |
3 复杂条件下隧道支护体时效可靠性研究 |
3.1 概述 |
3.2 隧道围岩及支护体粘弹性分析 |
3.2.1 隧道围岩及支护体粘弹特性 |
3.2.2 隧道围岩粘弹性分析 |
3.2.3 隧道支护体粘弹性分析 |
3.3 隧道支护体时效可靠性研究 |
3.3.1 基于荷载——结构模型的时效可靠性分析 |
3.3.2 基于收敛——约束模型的时效可靠性分析 |
3.4 隧道支护体时效可靠实例分析计算 |
3.5 本章小结 |
4 复杂条件下隧道支护体稳定性监测 |
4.1 隧道工程监测的作用及分类 |
4.1.1 监控量测的作用 |
4.1.2 隧道工程监测项目及测点布置 |
4.2 隧道工程围岩分类及其应用 |
4.2.1 隧道工程围岩分类方法 |
4.2.2 方斗山隧道围岩分类 |
4.3 方斗山隧道支护结构及其监测 |
4.3.1 隧道支护体的作用机理 |
4.3.2 方斗山隧道支护结构 |
4.3.3 方斗山隧道支护体监测 |
4.3.4 方斗山隧道支护体受力和应力分析 |
4.3.5 方斗山隧道支护体可靠性分析 |
4.4 方斗山隧道监测结果与理论计算对比分析 |
4.5 本章小结 |
5 复杂条件下隧道支护体可靠性数值模拟研究 |
5.1 概述 |
5.2 隧道支护体数值模拟研究 |
5.2.1 有限元分析软件 |
5.2.2 隧道计算模型建立 |
5.2.3 隧道支护体模拟结果及分析 |
5.3 本章小结 |
6 隧道工程风险管理研究 |
6.1 概述 |
6.1.1 隧道工程风险管理的概念及意义 |
6.1.2 隧道工程风险发生机理 |
6.1.3 隧道工程风险类型 |
6.2 隧道工程风险管理 |
6.2.1 隧道工程风险识别 |
6.2.2 隧道工程风险评估 |
6.2.3 隧道工程风险决策 |
6.3 基于时效可靠性的隧道工程风险评估 |
6.3.1 隧道围岩及支护时效可靠性计算 |
6.3.2 隧道工程风险损失评估的可信性验证 |
6.3.3 基于时效可靠性的隧道工程风险评估 |
6.4 隧道工程风险管理体制的建立 |
6.5 本章小结 |
7 结论与建议 |
7.1 本文主要的研究成果及结论 |
7.2 后续研究工作的建议 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
独创性声明 |
学位论文版权使用授权书 |
(4)隧道结构失稳及可靠度研究(论文提纲范文)
1 绪论 |
1.1 可靠性理论研究与发展现状 |
1.1.1 可靠性理论研究发展过程 |
1.1.2 目前可靠性理论主要研究内容 |
1.2 国内外结构可靠性理论研究动态及发展趋势 |
1.2.1 国际方面 |
1.2.2 国内方面 |
1.2.3 目前结构可靠度研究水平 |
1.2.4 地下结构可靠性的发展状况 |
1.3 结构可靠性理论研究的价值和意义 |
1.4 主要研究内容 |
2 隧道结构失稳及判据研究 |
2.1 隧道结构及失稳分析的特点 |
2.1.1 隧道围岩及失稳分析的特点 |
2.1.2 隧道支护结构及失稳分析的特点 |
2.2 隧道结构失稳及判据研究面临的困难 |
2.3 地下水的影响 |
2.4 隧道结构失稳及其判据的研究 |
2.4.1 容许极限位移量的确定及失稳判别 |
2.4.2 容许位移速率和加速度失稳判断 |
2.5 小结 |
3 屈服准则与分析方法 |
3.1 应力不变量 |
3.1.1 应力张量不变量 |
3.1.2 应力偏量不变量 |
3.2 屈服准则 |
3.2.1 摩尔—库仑(Mohr—Coulomb)屈服准则 |
3.2.2 特雷斯卡(Tresca)准则 |
3.2.3 Zienkiewicz—Pande准则 |
3.2.4 Mises准则与Druker-prager准则 |
3.2.5 剪应力及广义双剪应力准则 |
3.2.6 Lade—Duncan准则和Lade准则 |
3.3 岩土类材料屈服与破坏特征 |
3.3.1 Drucker-Prager准则 |
3.3.2 弹塑性应力应变关系 |
3.3.3 单元刚度矩阵 |
3.4 小结 |
4 隧道结构三维非线性有限元分析 |
4.1 工程概况 |
4.1.1 工程概况 |
4.1.2 隧道工程地质概况 |
4.1.3 隧道水文地质条件 |
4.2 离散模型与基本条件 |
4.2.1 计算范围及结构离散 |
4.2.2 边界条件和原始应力场 |
4.2.3 岩体材料的模拟 |
4.2.4 荷载 |
4.2.5 计算工况 |
4.3 三维有限元模拟 |
4.3.1 计算模型和计算参数 |
4.3.2 屈服准则的选取 |
4.3.3 边界条件和荷载 |
4.4 成果分析 |
4.4.1 应力场分析 |
4.4.2 位移场分析 |
4.4 小结 |
5 隧道结构可靠度分析 |
5.1 结构可靠度分析方法概述 |
5.1.1 结构的极限状态 |
5.1.2 结构点可靠度计算方法 |
5.1.3 结构体系可靠度分析方法 |
5.2 隧道结构可靠度分析 |
5.2.1 响应面法 |
5.2.2 随机参数确定 |
5.2.3 功能函数数模构造 |
5.2.4 模拟方法步骤 |
5.3 成果分析 |
5.4 小结 |
6 现场监控量测及数据处理 |
6.1 现场监控量测的意义和作用 |
6.2 监控量测项目 |
6.3 监控量测信息的反馈方法 |
6.3.1 理论反馈法 |
6.3.2 经验反馈法 |
6.4 秦岭Ⅰ号隧道施工监控量测方案 |
6.4.1 秦岭Ⅰ号隧道量测方案 |
6.4.2 现场监控量测数据的采集 |
6.4.3 监控量测数据的处理与分析 |
6.4.4 监控量测结果 |
6.5 小结 |
7 结论 |
7.1 结论与建议 |
7.2 结构可靠度理论展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表论文 |
(6)隧道工程稳定可靠度计算分析方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 研究问题的提出 |
1.3 隧道工程稳定性分析的主要力学模式概述 |
1.3.1 结构力学计算模式 |
1.3.2 岩体力学计算模式 |
1.4 工程结构稳定可靠度计算的主要方法研究现状 |
1.4.1 基于概率的结构可靠度 |
1.4.2 基于非概率的结构可靠度分析 |
1.5 结构可靠度计算方法在隧道工程稳定性分析中的应用 |
1.5.1 隧道概率可靠度计算方法 |
1.5.2 隧道非概率可靠度计算方法 |
1.6 本文主要内容与研究思路 |
第2章 稳定可靠指标的差分求解 |
2.1 引言 |
2.2 锚喷支护极限状态分析 |
2.2.1 围岩与支护结构相互作用机理分析 |
2.2.2 最小围岩压力与锚喷支护阻力确定 |
2.2.3 锚喷支护隧道结构极限状态方程 |
2.3 基于差分求导的可靠度计算 |
2.3.1 一次二阶矩法基本原理 |
2.3.2 功能函数差分求导 |
2.3.3 可靠指标求解 |
2.3.4 可靠指标求解注意事项 |
2.3.5 靠指标计算流程 |
2.4 工程实例分析 |
2.4.1 工程概况 |
2.4.2 分析过程及结果 |
2.5 小结 |
第3章 考虑随机参数分布特征的偏度矫正 |
3.1 引言 |
3.2 基于围岩变形的功能函数 |
3.2.1 信息化设计与围岩变形 |
3.2.2 隧道稳定性的变形判别 |
3.2.3 功能函数的建立 |
3.2.4 围岩变形的位移限值统计分析 |
3.3 可靠度计算的经典响应面法 |
3.4 取样过程与随机参数分布特征 |
3.4.1 试验点选取过程 |
3.4.2 统计矩基本内容 |
3.4.3 取样方式的不足 |
3.4.4 随机参数统计分布特征简介 |
3.5 取样过程偏度矫正 |
3.5.1 Rosenblueth法基本原理 |
3.5.2 偏度矫正实施方法 |
3.5.3 偏度矫正后的可靠度求解过程 |
3.6 工程实例分析 |
3.6.1 实例概况 |
3.6.2 分析简述 |
3.7 小结 |
第4章 参数耦合及重要程度的模型优化 |
4.1 引言 |
4.2 序列响应面法求解的前提 |
4.3 参数耦合作用分析 |
4.3.1 多项式模型的因素间相互作用 |
4.3.2 耦合作用对可靠度计算的影响 |
4.4 基于参数重要程度的模型优化 |
4.4.1 回归正交试验设计基本理论 |
4.4.2 回归系数确定方法 |
4.4.3 重要程度显着性判别的模型优化 |
4.5 基于参数范围约束的可靠指标求解 |
4.6 可靠度计算实施过程 |
4.7 工程实例分析 |
4.7.1 概况 |
4.7.2 分析过程 |
4.7.3 对比分析 |
4.8 小结 |
第5章 基于支持向量机与均匀设计的建模 |
5.1 引言 |
5.2 隧道功能函数主要构建方法的局限性分析 |
5.2.1 响应面函数表达形式 |
5.2.2 试验样本点选取方式 |
5.3 功能函数构建的基本思路 |
5.4 支持向量机拟合方法概述 |
5.4.1 理论基础 |
5.4.2 拟合过程 |
5.5 均匀设计试验方法基本原理 |
5.5.1 设计表的构成 |
5.5.2 使用表的构成 |
5.6 可靠度分析的功能函数构建方法实施步骤 |
5.7 验证与分析 |
5.7.1 计算举例 |
5.7.2 工程算例 |
5.7.3 工程实例 |
5.7.4 讨论分析 |
5.8 小结 |
第6章 稳定可靠鲁棒性分析模型 |
6.1 引言 |
6.2 基于概率模型的隧道可靠度方法局限性分析 |
6.2.1 参数特征的描述问题 |
6.2.2 可靠度计算的准确性问题 |
6.2.3 可靠度的表达方式问题 |
6.2.4 不确定性处理的理念问题 |
6.3 可靠性分析的鲁棒性思想 |
6.3.1 基本内容 |
6.3.2 现有隧道及地下工程鲁棒可靠性分析存在的问题 |
6.4 Info-Gap理论概述 |
6.4.1 基本特点 |
6.4.2 理论基础 |
6.5 隧道稳定可靠度的Info-Gap鲁棒性分析模型 |
6.5.1 输出响应的普遍模型 |
6.5.2 不确定性影响因素的Info-Gap描述方式 |
6.5.3 鲁棒函数及鲁棒可靠指标 |
6.6 工程实例验证与分析 |
6.6.1 软岩隧道锚喷支护承载拱力学模式 |
6.6.2 工程概况 |
6.6.3 鲁棒性分析流程 |
6.6.4 计算结果及验证 |
6.6.5 分析与讨论 |
6.7 小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间论文、科研及获奖情况 |
(7)深埋硐室围岩压力上限解与结构体系可靠度(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究的目的与意义 |
1.2 地下硐室稳定性研究现状 |
1.2.1 极限平衡法在地下硐室稳定性分析中的应用 |
1.2.2 数值解析法在地下硐室稳定性分析中的应用 |
1.2.3 模型试验法在地下硐室稳定性分析中的应用 |
1.2.4 极限分析法在地下硐室稳定性分析中的应用 |
1.3 国内外结构可靠性理论研究现状 |
1.3.1 国外结构可靠性理论研究现状 |
1.3.2 国内结构可靠性理论研究现状 |
1.3.3 结构可靠性在地下硐室稳定性中的研究现状 |
1.4 本文的主要研究内容 |
2 极限分析原理与结构可靠性理论 |
2.1 引言 |
2.2 极限分析的基本假设 |
2.2.1 理想弹塑性假设 |
2.2.2 小变形假设 |
2.2.3 Drueker公设 |
2.3 屈服准则和流动法则 |
2.3.1 屈服准则 |
2.3.2 流动法则 |
2.4 极限分析原理 |
2.4.1 上限定理 |
2.4.2 下限定理 |
2.5 优化理论 |
2.5.1 基本理论 |
2.5.2 序列二次规划法(SQP) |
2.5.3 SQP法在Matlab中的实现 |
2.6 结构可靠性理论与计算方法 |
2.6.1 结构的极限状态方程 |
2.6.2 结构可靠度计算方法 |
2.7 本章小结 |
3 深埋硐室破坏机制的构建 |
3.1 引言 |
3.2 深埋硐室围岩破坏机制 |
3.3 围岩压力上限解计算 |
3.3.1 基于单圆弧夹层破坏机制的围岩压力上限解 |
3.3.2 基于双圆弧夹层破坏机制的围岩压力上限解 |
3.3.3 基于圆弧与对数螺旋线夹层破坏机制的围岩压力上限解 |
3.3.4 各破坏机制的围岩压力上限解计算结果 |
3.4 深埋硐室破坏机制的改进 |
3.5 对比分析 |
3.6 本章小结 |
4 线性与非线性Mohr-Coulomb破坏准则下深埋硐室围岩压力上限分析 |
4.1 引言 |
4.2 线性Mohr-Coulomb破坏准则 |
4.3 线性Mohr-Coulomb破坏准则下深埋硐室围岩压力上限分析 |
4.3.1 各参数对围岩压力的影响 |
4.3.2 参数对破坏面的影响 |
4.4 非线性Mohr-Coulomb破坏准则与非线性强度准则的切线法 |
4.4.1 非线性Mohr-Coulomb破坏准则 |
4.4.2 非线性强度准则的切线法 |
4.4.3 非线性Mohr-Coulomb破坏准则下深埋硐室围岩压力上限分析 |
4.5 本章小结 |
5 Hoek-Brown破坏准则下深埋硐室围岩压力上限分析 |
5.1 引言 |
5.2 计算过程 |
5.3 各参数对围岩压力的影响 |
5.3.1 γ与K对围岩压力的影响 |
5.3.2 硐室断面尺寸对围岩压力的影响 |
5.3.3 GSI与m_i对围岩压力的影响 |
5.3.4 σ_(ci)与D对围岩压力的影响 |
5.4 本章小结 |
6 多失效模式相关下结构体系可靠性模型与方法 |
6.1 引言 |
6.2 多失效模式相关下结构体系可靠性模型 |
6.2.1 含单一功能函数的多失效模式相关下结构体系可靠性模型 |
6.2.2 含多个功能函数的多失效模式相关下结构体系可靠性模型 |
6.3 多失效模式相关下结构体系可靠度计算 |
6.3.1 Monte Carlo法的基本原理 |
6.3.2 结构体系可靠度计算步骤与程序框图 |
6.4 算例分析 |
6.5 计算结果分析 |
6.6 本章小结 |
7 基于上限分析的深埋硐室结构体系可靠度计算 |
7.1 引言 |
7.2 深埋硐室功能函数的建立 |
7.3 深埋硐室的极限状态方程 |
7.4 多失效模式下深埋硐室结构体系可靠性模型 |
7.5 算例分析 |
7.6 Hoek-Brown破坏准则下深埋硐室结构体系可靠性模型 |
7.7 算例分析 |
7.8 本章小结 |
8 工程应用分析 |
8.1 通平高速姜源岭隧道 |
8.1.1 工程概况 |
8.1.2 地质概况 |
8.1.3 结果对比 |
8.2 山脚树煤矿21128运输平巷 |
8.2.1 工程概况 |
8.2.2 地质概况 |
8.2.3 结果对比 |
8.3 本章小结 |
9 结论与展望 |
9.1 本文的主要结论 |
9.2 主要创新点 |
9.3 进一步研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表学术论文及科研情况 |
(8)巴东组地质条件下下穿高速高铁隧道支护时效可靠性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 问题的提出、研究目的及意义 |
1.1.1 问题的提出 |
1.1.2 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 隧道围岩蠕变特性研究现状 |
1.2.2 隧道工程可靠性理论研究现状 |
1.3 研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 隧道支护体时效可靠性研究 |
2.1 隧道围岩的蠕变特性 |
2.2 传统的隧道工程可靠性研究方法 |
2.2.1 结构设计中的基本随机变量 |
2.2.2 结构极限状态与功能函数 |
2.2.3 结构可靠度与失效概率 |
2.2.4 结构可靠指标 |
2.2.5 基于荷载-结构模型的可靠性研究 |
2.3 传统的理论分析存在的问题 |
2.4 基于收敛-约束模型的时效可靠性研究 |
2.4.1 收敛-约束原理 |
2.4.2 隧道支护体的极限位移 |
2.4.3 隧道支护体时效可靠性计算 |
2.5 本章小结 |
第三章 支护体时效可靠性数值建模 |
3.1 隧道工程概况 |
3.1.1 地形地貌 |
3.1.2 地层岩性 |
3.1.3 不良地质 |
3.2 不同工况计算模型的建立 |
3.2.1 模拟方案 |
3.2.2 分析工况 |
3.2.3 管棚、隧道支护的强度等效换算 |
3.2.4 隧道模型基本假定 |
3.2.5 隧道模型尺寸 |
3.2.6 围岩位移分析 |
3.3 支护体时效可靠性计算模型的建立 |
3.3.1 单元的选取 |
3.3.2 CREEP子程序开发流程 |
3.3.3 接触的建立及软化模量法 |
3.3.4 模型断面的选取 |
3.3.5 断面模型的建立 |
3.4 本章小结 |
第四章 数值计算结果及分析 |
4.1 概述 |
4.2 围岩蠕变作用下支护结构的应力变化 |
4.2.1 支护体的竖向应力分析 |
4.2.2 支护体的水平应力分析 |
4.3 围岩蠕变作用下支护结构的位移变化 |
4.3.1 支护体的竖向位移分析 |
4.3.2 支护体的水平位移分析 |
4.4 围岩蠕变作用下支护结构破坏概率的变化 |
4.4.1 支护体极限位移的确定 |
4.4.2 支护体位移-时间曲线的拟合 |
4.4.3 支护体的时效破坏概率计算 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 本文主要结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(9)矿井支护系统可靠性理论研究(论文提纲范文)
1 绪论 |
1.1 结构可靠性理论研究与发展现状 |
1.1.1 可靠性理论研究与发展现状 |
1.1.2 国内外结构可靠性理论研究及发展现状 |
1.1.3 结构可靠性理论的主要发展方向 |
1.2 矿井支护工程的特点及其可靠性问题的提出 |
1.2.1 矿井支护工程的主要特点 |
1.2.2 矿井支护系统可靠性问题的提出 |
1.3 矿井支护工程可靠性理论的发展状况及存在的主要问题 |
1.3.1 国内外矿井支护工程可靠性理论的发展状况 |
1.3.2 矿井支护系统可靠性理论存在的主要问题 |
1.4 本论文的主要研究内容 |
2 围岩分类与荷载辨识的未确定数学模型研究 |
2.1 目前围岩分类与荷载辨识存在的主要问题 |
2.2 未确定性数学原理 |
2.2.1 未确定性数学原理 |
2.2.2 未确定性数学盲数原理 |
2.3 围岩分类辨识的未确定性数学研究 |
2.3.1 围岩分类的未确定性数学原理 |
2.3.2 巷道围岩分类辨识的未确定性数学研究实例 |
2.4 顶板压力辨识的研究 |
2.4.1 顶板压力计算辨识的盲数原理 |
2.4.2 回采工作面顶板压力计算辨识的实例研究 |
本章小结 |
3 矿井围岩-支护系统稳定性的耗散结构模型研究 |
3.1 矿井围岩-支护系统耗散结构原理 |
3.1.1 矿井围岩-支护系统是一个复杂的开放系统 |
3.1.2 矿井围岩-支护系统耗散结构原理 |
3.2 顶板压力熵产生研究 |
3.2.1 熵与支架支撑能力的关系 |
3.2.2 支护熵流与顶板压力熵产生函数 |
3.2.3 顶板压力熵产生函数分析 |
3.3 围岩-支护系统稳定性研究 |
3.3.1 围岩-支护系统线性平衡稳定性研究 |
3.3.2 矿井支护围岩-支护系统非线性平衡稳定性研究 |
本章小结 |
4 矿井支护设计可靠性分析 |
4.1 矿井支护设计可靠性特点 |
4.2 矿井支护设计可靠性理论与方法概述 |
4.2.1 矿井支护设计可靠性主要几种研究方法 |
4.2.2 矿井支护设计可靠性的定义 |
4.2.3 矿井支护设计可靠性理论研究方法 |
4.2.4 矿井支护设计可靠性计算方法 |
4.3 矿井支护设计可靠性极限状态方程的建立 |
4.3.1 回采工作面支护极限状态方程的建立 |
4.3.2 巷道支护极限状态方程的建立 |
4.4 应用实例 |
4.4.1 回采工作面支护设计可靠性研究实例 |
4.4.2 巷道支护设计可靠性研究实例 |
本章小结 |
5 矿井支护系统可靠性熵描述 |
5.1 利用结构可靠性理论研究矿井支护系统可靠性遇到的主要问题 |
5.2 矿井支护系统可靠性熵描述 |
5.2.1 信息熵的主要原理与概念 |
5.2.2 信息熵的特点分析 |
5.2.3 矿井支护系统可靠性熵描述 |
5.3 矿井支护可靠度熵函数研究 |
5.3.1 矿井支护可靠度熵函数原理 |
5.3.2 可靠度熵函数的主要特点 |
5.3.3 可靠度熵函数的范围确定分析 |
5.4 可靠度熵函数应用实例分析 |
5.4.1 回采工作面支护可靠度熵研究实例分析 |
5.4.2 巷道锚杆支护可靠度熵函数研究实例 |
本章小结 |
6 矿井支护系统可靠性保障体系的研究 |
6.1 矿井支护系统可靠性保障体系的发展状况 |
6.1.1 矿井支护系统可靠性保障体系的发展状况 |
6.1.2 矿井支护系统可靠性保障体系存在的主要问题 |
6.1.3 矿井支护系统可靠性保障体系建设工作 |
6.2 矿井支护系统可靠性保障体系研究 |
6.2.1 回采工作面支护系统可靠性保障体系的研究 |
6.2.2 巷道支护系统可靠性保障体系的研究 |
6.3 矿井支护系统可靠性保障体系的评价研究 |
6.3.1 集对分析原理 |
6.3.2 矿井支护可靠性模糊隶属度函数的扩展 |
6.3.3 矿井支护系统可靠性保障体系评价方法的研究 |
6.4 实例分析 |
6.4.1 回采工作面支护施工可靠性保障评价 |
6.4.2 巷道锚杆支护施工可靠性保障评价 |
本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
主要参考文献 |
致谢 |
攻读博士期间的主要成果 |
作者简介 |
(10)石膏质岩隧道二次衬砌结构时变可靠度研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 问题的提出及研究意义 |
1.2 岩土工程可靠度研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 可靠度分析方法研究现状 |
1.3.1 概率可靠度分析方法 |
1.3.2 非概率可靠度分析方法 |
1.4 石膏质岩特性研究现状 |
1.4.1 石膏质岩的膨胀性 |
1.4.2 石膏质岩的腐蚀性 |
1.5 研究内容及研究方法 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 研究方法 |
1.5.3 技术路线 |
2 礼让隧道石膏质岩段地质特征及力学试验 |
2.1 工程概况 |
2.1.1 地形地貌 |
2.1.2 地质构造 |
2.2 水文地质特征分析 |
2.2.1 地下水类型与富水性 |
2.2.2 地下水的补给、径流、排泄及动态变化 |
2.2.3 地表水体对隧道的影响 |
2.2.4 地下水水质类型及腐蚀性 |
2.3 礼让隧道石膏质岩段X-衍射分析 |
2.3.1 石膏质围岩矿物成分分析 |
2.3.2 石膏质围岩段分段处理 |
2.4 石膏质岩膨胀特性试验 |
2.4.1 试验条件及方法 |
2.4.2 侧限自由膨胀试验结果及分析 |
2.4.3 膨胀应力应变试验结果及分析 |
2.4.4 膨胀力试验结果及分析 |
2.5 本章小结 |
3 结构时变可靠度基本理论及解算方法 |
3.1 可靠度分析基本理论 |
3.1.1 结构设计中的变量 |
3.1.2 结构的极限状态及功能函数 |
3.1.3 结构可靠度 |
3.2 隧道二次衬砌结构时变可靠度基本原理 |
3.2.1 石膏质岩隧道二次衬砌结构的时变特征 |
3.2.2 结构时变功能函数 |
3.2.3 结构时变可靠度 |
3.3 结构时变可靠度计算方法 |
3.3.1 一次二阶矩法 |
3.3.2 高次高阶矩法 |
3.3.3 响应面法 |
3.3.4 随机有限元法 |
3.3.5 蒙特卡罗法 |
3.4 本章小结 |
4 石膏质岩隧道二次衬砌破坏模式及时变可靠度模型 |
4.1 隧道二次衬砌结构破坏判定指标 |
4.2 塑性区判定准则 |
4.3 石膏质岩隧道二次衬砌结构破坏模式 |
4.3.1 膨胀破坏模式 |
4.3.2 腐蚀破坏模式 |
4.3.3 综合破坏模式 |
4.4 石膏质岩隧道二次衬砌结构时变可靠度模型 |
4.4.1 基于塑性区体积比的结构功能函数 |
4.4.2 基于塑性损伤程度的结构功能函数 |
4.4.3 膨胀破坏模式的时变可靠度模型 |
4.4.4 腐蚀破坏模式的时变可靠度模型 |
4.4.5 综合破坏模式的时变可靠度模型 |
4.5 隧道二次衬砌结构强度参数分布模型 |
4.6 本章小结 |
5 基于连续介质模型的隧道施工全过程动态模拟方法 |
5.1 隧道施工过程及力学状态演化特征 |
5.2 隧道设计计算模型 |
5.3 隧道施工全过程动态模拟方法 |
5.3.1 模拟计算基本流程 |
5.3.2 围岩力学参数的反馈及调整 |
5.3.3 二次衬砌结构力学参数的反馈及调整 |
5.4 模拟计算过程示例分析 |
5.4.1 准备阶段 |
5.4.2 开挖支护阶段模拟 |
5.4.3 围岩收敛阶段模拟 |
5.4.4 隧道服役阶段 |
5.5 本章小结 |
6 石膏质岩隧道初期支护优化及抗膨胀衬砌结构 |
6.1 初期支护参数优化 |
6.1.1 支护设计方案 |
6.1.2 优化方法 |
6.1.3 模型建立 |
6.1.4 优化过程及结果 |
6.1.5 优化后礼让隧道施工期受力及变形状态模拟 |
6.2 隧道抗膨胀衬砌结构及优化 |
6.2.1 抗膨胀衬砌结构初选 |
6.2.2 数值模型及材料参数 |
6.2.3 隧道衬砌结构膨胀动态过程及变形分析 |
6.2.4 特征点安全系数分析 |
6.3 抗膨胀结构现场实施与结构监测 |
6.4 本章小结 |
7 石膏质岩隧道二次衬砌结构时变可靠度分析 |
7.1 时变可靠度分析的ANSYS实现 |
7.1.1 分析流程 |
7.1.2 抽样方法及实现原理 |
7.2 时变可靠度计算几何模型 |
7.3 材料参数的概率统计特征及时变特征 |
7.3.1 材料参数的概率分布类型 |
7.3.2 材料参数的概率分布参数 |
7.3.3 二次衬砌结构腐蚀后混凝土强度时变特征 |
7.4 时变可靠度计算 |
7.4.1 第一段二次衬砌结构时变可靠度计算 |
7.4.2 第二段二次衬砌结构时变可靠度计算 |
7.4.3 第三段二次衬砌结构时变可靠度计算 |
7.5 时变可靠度的灵敏度分析 |
7.6 整体时变可靠度计算 |
7.6.1 计算方法 |
7.6.2 整体时变可靠度计算及分析 |
7.7 原设计方案的时变可靠度计算结果 |
7.8 本章小结 |
8 结论及展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
四、地下结构的经验设计及工程类比法按可靠性理论深化的可行性(论文参考文献)
- [1]隧道结构生命全过程可靠度研究[D]. 李志华. 大连理工大学, 2008(05)
- [2]马鞍子梁隧道围岩变形规律及初期支护结构安全性研究[D]. 党超. 西安科技大学, 2012(02)
- [3]复杂条件下隧道支护体时效可靠性及风险管理研究[D]. 贾剑青. 重庆大学, 2006(02)
- [4]隧道结构失稳及可靠度研究[D]. 吴翔天. 西安科技大学, 2005(06)
- [5]地下结构的经验设计及工程类比法按可靠性理论深化的可行性[A]. 景诗庭. 岩石力学与工程应用——河北省岩石力学与工程学会学术研讨会论文集, 1990
- [6]隧道工程稳定可靠度计算分析方法研究[D]. 李翔. 湖南大学, 2012(03)
- [7]深埋硐室围岩压力上限解与结构体系可靠度[D]. 张道兵. 中南大学, 2014(02)
- [8]巴东组地质条件下下穿高速高铁隧道支护时效可靠性研究[D]. 张聪. 重庆交通大学, 2020(01)
- [9]矿井支护系统可靠性理论研究[D]. 孙广义. 辽宁工程技术大学, 2003(03)
- [10]石膏质岩隧道二次衬砌结构时变可靠度研究[D]. 陈钒. 北京科技大学, 2019(02)