基于改进遗传算法的小康矿围岩参数反演分析

摘要

诸多井巷工程需要面对复杂的岩土环境,我们在确定岩土参数会遇到一些困难,主要由于诸如弹性模量、泊松比等岩土参数和地应力在不同的岩层具有不同的取值,受岩层分布的影响较大,而通过现场试验的方法来确定围岩参数和地应力有一定的局现性,通过巷道变形来反演分析岩土参数和地应力的方法能够克服这些困难,因此本文位移反演分析的方法展开研究。本文以小康矿巷道围岩参数位移反演分析为目标,首先研究了位移反演分析岩土参数的原理,该问题是优化问题,进而选择遗传算法作为优化工具,对影响算法优化性能的因素进行分析,提出将自适应技术与算法相结合,有效的提高了算法的优化能力。在详细收集小康矿地质和水文资料的基础上,合理制定监测方案,进行巷道收敛位移的监测,对围岩变形的特点进行分析,并确定巷道收敛趋于稳定的时间和变形量,将该变形量作为围岩参数反演分析程序中所需的实测位移。应用FLAC建立数值模型,将其作为巷道围岩参数反演的正算程序。应用MATLAB软件编制遗传算法程序,这里对遗传算法加入自适应技术,使算法中的交叉概率和变异概率可以自适应调整,运用改进遗传算法结合FLAC来寻找参数反分析问题目标函数的最小值,从而实现参数反演。计算结果与参考值进行对比,精度满足要求,可以为后续巷道的设计、施工和监测提供参考。

目录

致谢

摘要

Abstract

1. 绪论

1.1 引言

1.2 地下工程参数反演分析的研究与发展现状

1.3 指导性优化方法概述

1.4 论文主要研究内容

1.5 本章小结

2 位移反分析理论与遗传算法的改进

2.1 巷道位移反分析的基本思想

2.2 遗传算法简介

2.3 影响遗传算法优化效果的因素分析

2.4 标准遗传算法流程图和操作步骤

2.5 遗传算法的自适应改进

2.6 改进遗传算法应遵循的原则

2.7 本章小结

3. 反演分析中监测技术与模拟软件研究

3.1 量测信息反馈法

3.2 围岩变形的影响因素分析

3.3 监测仪器操作技术要求

3.4 巷道变形量计算方法

3.5 FLAC3D 软件介绍

3.6 FLAC3D 模拟锚喷支护计算模型

3.7 岩土本构模型选择

3.8 本章小结

4.小康矿 S_2S_2运输巷道围岩参数反分析中的变形监测

4.1 地质特征

4.2 区域水文地质特征

4.3 巷道矿物成分及微组构分析

4.4 参数反演分析的目的

4.5 巷道横断面支护设计

4.6 巷道收敛位移监测点布置

4.7 监测数据的采集

4.8 监测结果分析与反分析实测位移确定

4.8.1 巷道拱顶下沉曲线分析

4.8.2 左帮1 号测点收敛曲线分析

4.8.3 参数反演分析中各监测点的实测位移

4.9 本章小结

5 基于改进遗传算法小康矿围岩参数反演分析程序实现

5.1 参数反分析的FLAC 正算模型

5.2 反分析的计算流程图

5.3 主要步骤分析与程序代码编制

5.3.1 编码

5.3.2 目标函数与适值评估

5.3.3 选择

5.3.4 交叉

5.3.5 变异

5.4 参数反分析的计算步骤与算法主程序

5.5 参数设置与计算结果分析

5.6 反分析参数下的正分析

5.7 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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