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城门洞型隧道围岩变形场分布规律分析与预测模型研究

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目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 引言

1.2 围岩稳定分析研究的历史与现状

1.3 结构面对隧洞围岩稳定影响研究现状

1.4 新奥法喷锚支护理论与设计研究现状

1.4.1 喷锚支护理论研究概况

1.4.2 喷锚支护设计方法现状

1.4.3 锚喷支护的数值分析现状

1.5 人工智能方法研究现状

1.6 本文研究的主要内容与工作

1.6.1 研究思路、方法

1.6.2 研究内容

2 无断层影响的城门洞型隧道的变形预测系统研究

2.1 引言

2.2 各因素对无断层洞室围岩稳定的影响

2.2.1 埋深对洞室围岩稳定的影响

2.2.2 构造地应力对洞室围岩稳定的影响

2.2.3 洞室跨度对洞室围岩稳定的影响

2.2.4 洞室高跨比对洞室围岩稳定的影响

2.2.5 围岩物理力学参数对洞室围岩稳定的影响

2.2.6 喷层厚度对洞室变形的影响

2.3 人工神经网络理论的引入

2.3.1 人工神经网络理论概述

2.3.2 BP模型概述

2.3.3 人工神经网络理论在无断层洞室变形预测系统中的应用

2.4 训练样本方案设计

2.4.1 训练样本的规模

2.4.2 样本优选的原则

2.4.3 训练样本方案的设计方法

2.4.4 数值仿真试验方案设计

2.5 数值仿真模拟试验

2.5.1 分析区域与边界条件的确定

2.5.2 数值试验

2.6 基于神经网络技术的无断层洞室变形预测系统的实现

2.6.1 样本准备

2.6.2 网络构建

2.6.3 网络训练

2.6.4 网络测试

2.6.5 网络优化

2.7 本章小结

3 单断层影响的城门洞型隧道的变形预测系统研究

3.1 引言

3.2 各因素对单断层洞室围岩稳定的影响

3.2.1 断层分布部位对洞室围岩稳定的影响

3.2.2 断层厚度对洞室围岩稳定的影响

3.2.3 断层距开挖轮廓距离对洞室围岩稳定的影响

3.2.4 不同地应力场中单断层对洞室围岩稳定的影响

3.2.5 不同围岩类型中单断层对洞室稳定的影响

3.2.6 小节

3.3 基于神经网络技术的单断层洞室变形预测系统简介

3.3.1 样本准备

3.3.2 网络构建

3.3.3 小节

3.4 "断层对变形影响系数"概念的提出

3.4.1 "断层对变形影响系数"概念提出的背景

3.4.2 "断层对变形影响系数"的定义

3.4.3 "断层对变形影响系数"灵敏度分析

3.5 单断层洞室变形预测系统升级

3.5.1 升级原理与思路

3.5.2 升级方法与步骤

3.5.3 升级系统检测

3.6 本章小结

4 双断层影响的城门洞型隧道的变形稳定性系统研究

4.1 引言

4.2 研究思路

4.3 数值仿真模拟试验

4.3.1 数值仿真试验方案设计

4.3.2 分析区域与边界条件的确定

4.4 基于神经网络技术的双断层洞室变形预测系统的实现

4.4.1 样本准备

4.4.2 网络构建

4.4.3 网络训练

4.4.4 网络测试

4.4.5 网络优化

4.5 本章小结

5 软件系统升级优化及算例演示

5.1 版本1.0软件系统简介

5.2 升级版本2.0软件系统简介

5.3 算例演示

5.3.1 工程概况

5.3.2 计算分析

6 结语

致谢

参考文献

笔者攻读硕士学位期间从事的实践工作和主要成果

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摘要

本文着眼于施工信息化的飞速发展,针对城门洞型地下洞室的设计施工现状,在前人的研究基础上继续前进。吸收已有的成果并进一步开发功能更全面、性能更完善、界面更友好的智能化围岩变形预测系统,加快施工信息化的步伐。本文研究工作的主要内容可归纳为以下四个方面:(一)应用BP神经网络,建立无断层影响的、可预测任意变形模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角、洞室埋深、洞跨、高跨比、侧压力系数条件下洞周围岩变形的预测模型,对无断层影响时各因素对地下洞室变形稳定性的影响规律进行研究。(二)采用前人关于断层对洞室变形影响的研究成果,针对《地下洞室围岩应力场变形场仿真分析平台》(版本1.0)的适用对象仅为特定尺寸的地下洞室的局限性进行改进,使之不再受洞室尺寸的限制,成为可以对单断层影响下的、任意围岩类型、尺寸的地下洞室变形稳定性进行预测的系统,适用范围迅速扩大。(三)在前人关于受双断层影响的地下洞室稳定性规律分析的基础上进行深化研究,通过大量的数值仿真试验,应用BP神经网络,建立受双断层影响的、可预测任意变形模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角、洞室埋深、洞跨、高跨比、侧压力系数的预测模型,对双断层影响时各因素对地下洞室变形稳定性的影响规律进行研究。(四)将所有的研究成果应用VB和FORTRAN语言进行综合系统研发,开发一套集无断层、单断层、双断层洞室围岩变形预测系统的智能化分析平台软件,并以拉西瓦地下厂房为例详细讲解了该软件的操作步骤,将理论最终推向了实际,接受实践检验。

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