基于IPSO-BP混合模型的TBM掘进参数预测 被引量：33

1

作者 侯少康 刘耀儒 张凯 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1648-1657,共10页

通过TBM上升段数据预测稳定段的掘进参数,可以在每个掘进循环的起始阶段预测出各掘进参数的建议值,辅助进行TBM掘进参数的设置和优化调整。提出一种基于改进粒子群算法优化BP神经网络(Improvedparticle swarm optimization-back propaga... 通过TBM上升段数据预测稳定段的掘进参数,可以在每个掘进循环的起始阶段预测出各掘进参数的建议值,辅助进行TBM掘进参数的设置和优化调整。提出一种基于改进粒子群算法优化BP神经网络(Improvedparticle swarm optimization-back propagation,IPSO-BP)的TBM掘进参数预测模型,采用自适应惯性权重对标准PSO算法进行改进,并基于改进PSO算法对BP网络的连接权值和偏置进行优化。基于吉林引松工程TBM3标段802 d的TBM运行数据对训练集和测试集进行划分。选取TBM掘进上升段前30 s的刀盘扭矩、贯入度、刀盘功率、推进速度、总推进力5个掘进参数变化特征(均值和线性拟合斜率),以及岩性、围岩分级和地下水活动情况3个地质参数作为模型的输入,并通过试验法确定模型的3个关键超参数(隐含层节点数、学习率和粒子群种群规模),预测稳定掘进时的推进速度v、总推进力F和刀盘扭矩T。结果表明,所提出的模型对TBM稳定掘进段参数的预测拟合优度均达0.85以上,平均绝对百分误差均小于12.68%,相比于BP模型和PSO-BP模型具有更高的预测精度。 展开更多

关键词 隧道工程 TBM 改进粒子群算法(IPSO) BP神经网络 掘进参数预测

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水利水电工程全生命周期碳排放研究——以犬木塘工程为例 被引量：21

2

作者 黄跃群 刘耀儒 +1 位作者 许文彬 黎军锋 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1366-1373,共8页

水利水电工程具有多种功能,发挥着各方面效益,在“双碳”战略中扮演着重要角色,但目前针对水利水电工程全生命周期碳排放的研究还较少。该文以湖南省犬木塘工程为样本,基于生命周期评价理论,提出了水利水电工程碳排放量的分组计算方法,... 水利水电工程具有多种功能,发挥着各方面效益,在“双碳”战略中扮演着重要角色,但目前针对水利水电工程全生命周期碳排放的研究还较少。该文以湖南省犬木塘工程为样本,基于生命周期评价理论,提出了水利水电工程碳排放量的分组计算方法,对碳排放进行了核算和分析。研究表明,此计算方法简单准确,更适用于水利水电工程。计算结果显示,犬木塘建设和运行阶段总体碳排放风险可控,并依据其碳排放特点,提出了注重设计优化、研发绿色建材、加快智慧化、强化减排理念等降低碳排放的策略。 展开更多

关键词 水利水电工程 碳排放 全生命周期分析 犬木塘

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溪洛渡拱坝谷幅变形机制及变形反演和长期稳定性分析 被引量：14

3

作者 何柱 刘耀儒 +2 位作者 杨强 程立 薛利军 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第A02期4198-4206,共9页

溪洛渡拱坝在蓄水后出现持续的谷幅收缩变形,且目前谷幅变形仍未收敛,对拱坝局部附属结构稳定和整体稳定有较大的影响。通过分析溪洛渡拱坝坝址区的地质条件、蓄水后监测资料变化,阐释溪洛渡拱坝谷幅变形机制,其层间、层内错动带的渗透... 溪洛渡拱坝在蓄水后出现持续的谷幅收缩变形,且目前谷幅变形仍未收敛,对拱坝局部附属结构稳定和整体稳定有较大的影响。通过分析溪洛渡拱坝坝址区的地质条件、蓄水后监测资料变化,阐释溪洛渡拱坝谷幅变形机制,其层间、层内错动带的渗透作用和倾角走向,在谷幅收缩变形中起到了控制作用。通过考虑孔隙水压力对应力球张量和屈服面的影响,提出考虑孔隙水压力影响的弹-黏弹-黏塑非线性蠕变模型,对溪洛渡初期蓄水后变形和稳定进行了非线性有限元分析。根据蓄水初期谷幅变形的监测资料,反演岩体蠕变力学参数,预测蓄水后及长期谷幅收缩变形趋势及对坝体的影响。经过反演分析,正常蓄水位下数值计算结果与监测值吻合良好,提出的模型能较好的反映谷幅变形过程。蓄水10a后,边坡变形趋于收敛,但整体变形量值较大,且对左右拱端的挤压显著,需要引起关注。 展开更多

关键词 水利工程 谷幅变形 初期蓄水 变形反演 长期稳定性分析 溪洛渡拱坝

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水利工程智能建造进展及关键技术 被引量：14

4

作者 刘耀儒 侯少康 +1 位作者 程立 黄跃群 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2022年第10期1-20,共20页

智能建造成为近年来工程建设领域的研究热点和发展趋势,通过集成人工智能、大数据和云计算等新一代信息技术,进一步推进了水利工程的安全、高效、高质、经济和绿色建设。简要回顾了水利工程智能建造的发展历程,从大坝智能建造的角度总... 智能建造成为近年来工程建设领域的研究热点和发展趋势,通过集成人工智能、大数据和云计算等新一代信息技术,进一步推进了水利工程的安全、高效、高质、经济和绿色建设。简要回顾了水利工程智能建造的发展历程,从大坝智能建造的角度总结了智能碾压、智能温控、智能灌浆、智能安全监测和大坝智能施工机械5个方面的关键技术进展,并从隧洞智能建造的角度总结了围岩条件智能感知、地质灾害智能预测预警、TBM智能掘进、智能支护、隧洞智能施工机械5个方面的关键技术进展。目前,水利工程智能建造已逐渐由探索阶段向系统化发展阶段过渡,且已在一些工程中取得了良好的示范,但仍存在一些挑战和局限性。最后,从4个方面探讨了水利工程智能建造中的技术难点及展望,包括专业机理知识和数据驱动模型的融合、少样本条件下跨工程/工况的迁移学习、多源多模态异构互补数据信息的融合和基准数据集开发与数据标准化。 展开更多

关键词 水利工程 智能建造 大坝 隧洞 机理-数据融合 迁移学习 多源数据

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白鹤滩拱坝初期蓄水库岸变形机理研究 被引量：8

5

作者 徐建荣 王兴旺 +4 位作者 王建新 何明杰 张伟狄 刘耀儒 杨强 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期31-41,共11页

高拱坝蓄水期间均监测到一定程度的库岸变形,且变形量值和变形规律不一,这对超静定结构的高拱坝的工作性态和长期安全造成一定程度的影响。本文对白鹤滩拱坝的谷幅变形、坡体内部变形和库盘变形进行统计分析,研究了白鹤滩工程库岸变形... 高拱坝蓄水期间均监测到一定程度的库岸变形,且变形量值和变形规律不一,这对超静定结构的高拱坝的工作性态和长期安全造成一定程度的影响。本文对白鹤滩拱坝的谷幅变形、坡体内部变形和库盘变形进行统计分析,研究了白鹤滩工程库岸变形的时空分布规律。通过建立谷幅变形的多元逐步回归模型,分离出水位分量、温度分量和时效分量。建立了有限元数值模型,基于裂隙岩体有效应力原理,利用弹塑性有限元方法,计算了白鹤滩拱坝初期蓄水到800 m高程时产生的谷幅变形。监测资料分析表明:大部分测线基本表现为收缩变形,且都与水位的上升具有一定的相关性;从顺河向方向来看,上游侧的谷幅变形值大于下游侧;从断面不同高程上的测线来看,谷幅收缩变形呈现自高而低依次减小的分布规律;坡体内部处于拉伸状态;库盘变形以下沉为主。多元回归分析和数值计算结果表明:谷幅变形监测值与800 m水位下有效应力计算值在上游侧的测线量值较为接近,两者在空间上也具有相同的分布规律,可以认为有效应力改变是初期蓄水库岸变形的主要影响因素。 展开更多

关键词 初期蓄水 库岸变形 影响因素 有效应力 数值仿真

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TBM豆砾石回填灌浆密实度对支护效果的影响研究 被引量：7

6

作者 王明友 侯少康 +1 位作者 刘耀儒 金峰 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第3期326-336,共11页

双护盾TBM(tunnel boring machine)采用预制管片、回填豆砾石和灌浆的方式进行施工,使管片、回填层与围岩形成整体的支护结构。豆砾石回填灌浆的密实度是影响TBM隧洞工作性能的重要指标,但实际工程中回填灌浆的密实度往往较低。为了研... 双护盾TBM(tunnel boring machine)采用预制管片、回填豆砾石和灌浆的方式进行施工,使管片、回填层与围岩形成整体的支护结构。豆砾石回填灌浆的密实度是影响TBM隧洞工作性能的重要指标,但实际工程中回填灌浆的密实度往往较低。为了研究不同回填密实度对围岩变形、屈服状态及衬砌受力等的影响,基于多雄拉隧洞掘进的数值仿真,提出一种随机单元模型,用于模拟不同的回填灌浆密实度,对豆砾石回填灌浆的密实度与围岩、管片支护结构的力学状态的关系进行分析,并根据对围岩变形的影响将回填灌浆密实度划分为A^E 5个等级,同时给出相应的回填灌浆密实度建议。此外,对顶部和侧部局部不密实对支护效果造成的影响进行模拟和分析。通过分析可知:回填灌浆密实度过低,会导致管片应力分布不均匀且产生较大拉应力,也会产生较大的围岩变形和屈服区分布;对于Ⅲ类围岩及以上围岩,建议回填密实度在70%以上,对于比Ⅲ类围岩质量差的围岩,建议回填密实度在80%以上。另外,通过计算可知顶部回填不密实的风险大于侧部,且当回填不密实比例为1/6时应力分布最不均匀。研究成果可为类似工程提供密实度评价及为补灌处理提供借鉴。 展开更多

关键词 双护盾TBM 隧洞施工 豆砾石回填灌浆 密实度 支护效果 随机单元模型

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基于最大能量耗散率的岩爆倾向性指标研究 被引量：5

7

作者 张如九 张延杰 +3 位作者 高仝 李梅 刘耀儒 张凯 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2993-3009,共17页

岩爆倾向性判别为隧洞岩爆风险评价提供了基本依据。在分析岩石单轴压缩各阶段能量耗散演化特征的基础上,提出基于最大能量耗散率(耗散能密度时间导数的最大值)的岩爆倾向性评价新指标,从稳定性判定准则、经验和岩爆倾向性定义3个角度... 岩爆倾向性判别为隧洞岩爆风险评价提供了基本依据。在分析岩石单轴压缩各阶段能量耗散演化特征的基础上,提出基于最大能量耗散率(耗散能密度时间导数的最大值)的岩爆倾向性评价新指标,从稳定性判定准则、经验和岩爆倾向性定义3个角度阐明其科学合理性。为定量计算所提指标,建立考虑空隙压密和初始损伤的弹脆性损伤本构模型;为验证指标及损伤模型的适用性,开展4种岩石(玄武岩、花岗岩、灰岩、砂岩)在刚性和柔性压力机下的单轴压缩及循环加卸载试验。最后基于正交试验、相关性分析和极差分析,揭示岩爆倾向性的影响因素及不同指标间的内在关系。结果表明:岩石单轴压缩应力–应变曲线峰后阶段存在能量耗散率峰值,该值可作为材料固有稳定性指标评价岩爆倾向性,兼顾了岩石的峰前能量储耗特性和峰后特征;所提弹脆性损伤模型较好反映了岩石单轴加载下的非线性力学行为和内蕴能量演化特征,应力–应变和耗散能密度理论曲线均与试验值吻合良好;不同岩石最大能量耗散率与实际岩爆等级一致,证实了所提指标的可靠性;弹性模量、脆性和初始损伤是岩爆倾向性的主要影响因素,最大能量耗散率指标较好体现了岩石脆性对岩爆倾向性的影响,与剩余弹性能指数的相关性最强(相关系数0.940)。研究成果可为岩爆倾向性的合理评价提供理论依据和参考。 展开更多

关键词 岩石力学 岩爆倾向性 能量耗散率 评价指标 本构模型 初始损伤

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基于声发射技术的含裂纹石膏试件破坏分析 被引量：6

8

作者 王守光 刘耀儒 +1 位作者 陈新 杨强 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期110-120,共11页

受压条件下岩体破坏规律是岩石力学的重点课题之一。本文采用含裂纹石膏试件模拟天然裂隙岩体,分别对不含预制裂纹,含0°、30°、45°、60°、90°预制裂纹的石膏试件进行单轴压缩试验,运用声发射和波速监测技术研... 受压条件下岩体破坏规律是岩石力学的重点课题之一。本文采用含裂纹石膏试件模拟天然裂隙岩体,分别对不含预制裂纹,含0°、30°、45°、60°、90°预制裂纹的石膏试件进行单轴压缩试验,运用声发射和波速监测技术研究其破坏特性和损伤机制。对声发射信号进行了频谱分析,揭示了石膏材料主频在500 kHz以下,而噪声信号主频在500 kHz以上的特点,基于此进行了去噪;设定参数HPS评价声发射强度,把预制裂纹试件的破坏模式归类为3类:压碎(0°)、压剪(30°、45°、60°)和劈裂(90°及无裂纹);提出利用多元回归分析改进声发射时差定位算法,取得了良好的定位效果;采用纵横波波速监测方法,形象地展示了石膏试件裂纹扩展时的声波波速动态演化过程。本文为基于声发射与波速监测技术的岩体受压破坏规律研究提供了一次有意义的探索。 展开更多

关键词 声发射 预制裂纹 波速 平面定位 频谱分析 单轴压缩

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特厚煤层垂直分层区段窄煤柱围岩稳定性及控制技术 被引量：1

9

作者 武超 王志强 +6 位作者 刘耀儒 李敬凯 耿新胜 林陆 李廷照 石磊 王鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3728-3744,共17页

针对特厚煤层垂直分层区段窄煤柱大变形失稳控制难题,采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法,对内蒙古老公营子煤矿特厚煤层窄煤柱围岩稳定性及控制技术展开研究。笔者在对窄煤柱内三向应力计算的基础上,基于摩尔−库伦破坏强度... 针对特厚煤层垂直分层区段窄煤柱大变形失稳控制难题,采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法,对内蒙古老公营子煤矿特厚煤层窄煤柱围岩稳定性及控制技术展开研究。笔者在对窄煤柱内三向应力计算的基础上,基于摩尔−库伦破坏强度得到窄煤柱平面应变的屈服准则,定性分析了窄煤柱破坏特征及损伤程度演化规律,进一步分析了区段窄煤柱失稳机理及其尺寸效应影响规律,最后给出区段窄煤柱围岩控制关键技术,并通过数值模拟及现场试验进行验证。研究成果表明:①窄煤柱中部破坏程度大于两帮,中部自顶端向下煤体破坏程度由严重向轻微发展。随着宽高比增大窄煤柱内破坏程度及严重破坏区域占比逐渐减小,当宽高比大于1∶1,窄煤柱中下部开始出现大范围的轻微破坏区,当宽高比大于5∶3,轻微破坏区占比超过50%。当黏聚力C≥3 MPa,或内摩擦角φ≥20°时,窄煤柱两帮破坏程度转变为轻微。②工作面回采巷道一侧为窄煤柱低强度承载区,在上部高应力作用下,大范围的低应力承载区煤体向巷道位移,造成两帮持续性大变形,进而影响顶板的稳定性。煤柱高度是中、底分层区段窄煤柱稳定的主控因素,窄煤柱宽高比增大,对高强度承载区承载强度影响程度较小,而低强度承载区承载强度增加较明显,合理的窄煤柱宽高比可平衡煤柱内高、低强度承载区比例,并提高承载强度。③分层窄煤柱留设需考虑工作面两侧采空时围岩稳定性,保证煤柱内部高强度承载区范围大于煤柱宽度及高度的一半,并通过联合加强支护措施使煤柱内形成由浅入深的多重联合控制区,共同维护煤柱的自稳能力。 展开更多

关键词 特厚煤层 垂直分层 窄煤柱 稳定性 围岩控制

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锦屏一级水电站近坝边坡深部裂缝成因及对边坡长期变形的影响

10

作者 韦成耀 庄文宇 +3 位作者 王涛 高辰锋 刘耀儒 杨强 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1944-1954,共11页

近坝边坡的稳定性对大坝和水电站运行安全至关重要,锦屏一级水电站投入运行近10年,左岸近坝边坡部分区域变形仍未收敛,其变形机理尚未完全明确。锦屏左岸的深部裂缝对水电站设计期拱坝轴线选择影响较大,而研究深部裂缝成因及对边坡变形... 近坝边坡的稳定性对大坝和水电站运行安全至关重要,锦屏一级水电站投入运行近10年,左岸近坝边坡部分区域变形仍未收敛,其变形机理尚未完全明确。锦屏左岸的深部裂缝对水电站设计期拱坝轴线选择影响较大,而研究深部裂缝成因及对边坡变形的影响对边坡和拱坝安全具有重要意义。该文通过数值模拟分析锦屏河谷演化过程中地应力的变化特征,研究深部裂缝形成的影响因素和力学机制。研究结果表明:深部裂缝的形成与河谷下切、左岸边坡复杂地质条件、构造应力密切相关。受上述因素影响,高高程岩体向深部卸荷,在河谷下切后期发生应变能快速释放现象,造成深部岩体发生卸荷破坏形成深部裂缝;低高程岩体虽仅在表层发生卸荷破坏,但随深度增加,主压应力σ_(1)与主拉应力σ_(3)比值减小,且主压应力σ_(1)保持较高量值,使深部岩体发生压剪破坏形成深部裂缝。该文通过分析边坡变形监测资料和河谷演化蠕变计算,研究了深部裂缝与边坡运行期持续变形之间的关系。分析监测资料表明:煌斑岩脉和断层等软弱带是产生边坡运行期变形的主要因素,深部裂缝和构造应力对边坡变形的影响较小。 展开更多

关键词 锦屏一级 岩质边坡 深部裂缝 河谷演化 蠕变

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特高拱坝非平衡演化的变形稳定控制理论及应用 被引量：3

11

作者 程立 刘耀儒 +1 位作者 吕庆超 杨强 《水力发电》 北大核心 2019年第10期53-58,115,共7页

与一般拱坝相比,特高拱坝坝体及坝基应力高且复杂,卸荷松弛、边坡时效变形等非平衡演化问题贯穿特高拱坝建设的全过程。高地应力区平衡态的岩体结构受到开挖、浇筑和蓄水等扰动后,平衡态被打破,产生损伤和大变形等非平衡演化问题,进而... 与一般拱坝相比,特高拱坝坝体及坝基应力高且复杂,卸荷松弛、边坡时效变形等非平衡演化问题贯穿特高拱坝建设的全过程。高地应力区平衡态的岩体结构受到开挖、浇筑和蓄水等扰动后,平衡态被打破,产生损伤和大变形等非平衡演化问题,进而影响工程的建设、运行。建立了岩体结构非平衡演化的变形稳定控制理论框架,通过时效塑性余能范数反应岩体结构偏离平衡状态的程度,可用于岩体工程的稳定性评价;时效不平衡力的分布和大小,可用于局部破坏分析与评价。该理论已经在特高拱坝等岩体工程结构的较多关键问题中得到成功应用. 展开更多

关键词 特高拱坝 岩体结构 非平衡演化 变形稳定控制

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高拱坝蓄水期库岸变形与水库诱发地震相关性研究 被引量：3

12

作者 王兴旺 刘耀儒 +1 位作者 吕帅 杨强 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1341-1350,共10页

高拱坝蓄水过程中观测到了库岸变形和水库诱发地震现象,水库诱发地震可能是边坡大范围变形的前兆,这给高拱坝的长期、高效和安全运行带来了巨大挑战。基于对溪洛渡拱坝蓄水期库岸变形监测资料的分析和对蓄水前后地震监测数据的分析,研... 高拱坝蓄水过程中观测到了库岸变形和水库诱发地震现象,水库诱发地震可能是边坡大范围变形的前兆,这给高拱坝的长期、高效和安全运行带来了巨大挑战。基于对溪洛渡拱坝蓄水期库岸变形监测资料的分析和对蓄水前后地震监测数据的分析,研究了蓄水后库岸变形的规律以及蓄水前后库区地震活动的变化规律,对水库蓄水后库岸变形和水库诱发地震的产生机理以及它们之间的相关性进行了研究。结果表明,库岸变形和水库诱发地震在规律和机理上均存在一定的相关性,两者都存在快速响应和滞后响应的特征,经历了由快变慢再到平缓的过程。快速响应是由于水的力学作用导致有效应力降低,产生了不可逆塑性变形和断层滑动。滞后响应是由于库水的物理化学作用降低了岩体和断层的抗剪强度,导致岩体的缓慢变形和断层的滑动。两种现象在规律和机理上的相关性为高拱坝蓄水期的智能监测和安全预警提供了新思路。 展开更多

关键词 高拱坝 蓄水期 库岸变形 水库诱发地震 相关性分析

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杨房沟高拱坝建基面嵌深优化的分析与评价 被引量：2

13

作者 张曼 刘耀儒 +2 位作者 徐建军 殷亮 杨强 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第7期8-18,共11页

高拱坝建基面嵌深方面尚未形成具有普适性的评价体系,以杨房沟拱坝建基面嵌深的定量分析与评价为目标,在常规拱坝变形受力分析的基础上,使用三维非线性有限元(TFINE程序)对杨房沟拱坝的可行性研究阶段和施工图阶段的两种建基面嵌深方案... 高拱坝建基面嵌深方面尚未形成具有普适性的评价体系,以杨房沟拱坝建基面嵌深的定量分析与评价为目标,在常规拱坝变形受力分析的基础上,使用三维非线性有限元(TFINE程序)对杨房沟拱坝的可行性研究阶段和施工图阶段的两种建基面嵌深方案进行坝体关键参数、位移、应力和拱端推力的变形应力对比分析。采用塑性屈服区、不平衡力和余能范数评价坝体的整体稳定性和坝踵开裂风险,并基于多重网格法进行坝肩抗滑稳定分析。结果表明,杨房沟拱坝施工图阶段的建基面外移方案较可行性研究方案整体上改善了坝体的变形应力、稳定性和安全度等指标,具有良好的经济效益。研究成果论证了杨房沟拱坝施工图阶段建基面优化设计方案的合理性,同时也可为其他类似工程优化设计的安全分析与综合评价的量化分析提供参考。 展开更多

关键词 建基面嵌深 优化设计 整体稳定 变形加固理论 非线性有限元 岩体承载能力 坝肩岩体稳定性 结构塑性余能

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利用多项式混沌展开的结构可靠性分析 被引量：2

14

作者 张明 王恩志 +2 位作者 刘耀儒 齐文彪 王德辉 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1314-1320,共7页

实际工程设计优化、设计空间搜索、灵敏度分析、可靠性分析等问题,若单次模拟比较费时,直接用原模型进行数千、甚至数百万次模拟是不可能完成的任务。多项式混沌展开方法是解决这类问题的有效方法,其方法表达和程序实现是应用中关注的... 实际工程设计优化、设计空间搜索、灵敏度分析、可靠性分析等问题,若单次模拟比较费时,直接用原模型进行数千、甚至数百万次模拟是不可能完成的任务。多项式混沌展开方法是解决这类问题的有效方法,其方法表达和程序实现是应用中关注的重点问题。该文介绍了多项式混沌展开方法的数学理论,并将之用于结构可靠性分析。首先,将结构可靠性分析的功能响应函数以多项式混沌展开表示,其中统一采用Hermite多项式。给出Hermite多项式的一种适合计算机程序生成的通项形式,实现多项式混沌展开的计算程序的通用化,以及多项式次数的自适应选择。其次,利用具有显式功能函数的结构可靠性分析算例,考察所构建的代理模型的正确性和适用性。结果表明,多项式混沌展开的次数越高,模型的精度就越高,具有良好的收敛性,同时表明仅就考察代理模型而言,利用显式功能函数是最简便的方式。 展开更多

关键词 优化设计 结构可靠性 多项式混沌展开 HERMITE多项式 功能函数

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高拱坝河床基岩深槽处理方案 被引量：1

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作者 吕征 刘耀儒 +1 位作者 程立 杨强 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期373-379,共7页

中国某300m级高拱坝在河段覆盖层之下存在一条基岩深槽,这使得该拱坝设计面临2种选择:对深槽进行基础回填混凝土处理;或者采用大开挖方式,将坝底高程设计在基岩深槽底部高程。该文建立了该高拱坝基础回填和基础大开挖2种设计方案的三维... 中国某300m级高拱坝在河段覆盖层之下存在一条基岩深槽,这使得该拱坝设计面临2种选择:对深槽进行基础回填混凝土处理;或者采用大开挖方式,将坝底高程设计在基岩深槽底部高程。该文建立了该高拱坝基础回填和基础大开挖2种设计方案的三维有限元模型,并基于变形加固理论,分析了2种方案在正常工况和超载下的位移、应力情况及塑性区扩展规律,并以不平衡力和塑性余能范数为评价标准,评价了2种方案的整体安全性。结果表明:2种方案在超载能力和整体稳定性上均达到要求,基础回填方案在坝体位移、应力及整体安全等方面优于大开挖方案。 展开更多

关键词 高拱坝 基础回填 大开挖 整体稳定性 不平衡力

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基于地质力学模型试验的拱坝整体稳定性分析 被引量：1

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作者 朱涛 刘耀儒 +2 位作者 庄文宇 于海江 王兴旺 《西北水电》 2022年第6期111-119,126,共10页

地质力学模型试验是评价拱坝整体稳定性和加固处理效果的有效手段,采用200∶1几何比尺对新疆某高拱坝进行三维地质力学模型试验;模型采用小块体砌筑技术对坝址区不同质量分级岩体的变形、强度特性以及优势节理裂隙进行模拟,基于压缩变... 地质力学模型试验是评价拱坝整体稳定性和加固处理效果的有效手段,采用200∶1几何比尺对新疆某高拱坝进行三维地质力学模型试验;模型采用小块体砌筑技术对坝址区不同质量分级岩体的变形、强度特性以及优势节理裂隙进行模拟,基于压缩变形相等的原则模拟断层、岩脉等软弱结构面,并且考虑了建基面槽挖填换混凝土、抗剪洞等加固处理措施;基于油压千斤顶加载系统模拟坝面分布式水载,采用数据采集系统和视频监控系统记录分析坝体及坝基在超载过程中的变形、应力和开裂破坏过程;确立了拱坝起裂安全度K_(1)、非线性起始安全度K_(2)、极限荷载安全度K_(3)三个稳定性评价指标;此外建立数值模型,基于变形加固理论对比分析了拱坝的整体稳定性,确定工程稳定的控制部位和值得注意的薄弱区域。结果表明:拱坝的3个安全度分别为K_(1)=2.0、K_(2)=4.5~6.0、K_(3)=11~12。在超载过程中,河床右岸坝踵破坏程度较左岸严重,断层jef36、jef4局部出现开裂但未见明显错动。整体而言,地基和坝体的破坏程度均较小,整体上是稳定的。 展开更多

关键词 地质力学模型试验 整体稳定性 拱坝 小块体砌筑技术 变形加固

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数字化在高拱坝地质力学模型试验中的应用

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作者 程立 郑双凌 +1 位作者 刘耀儒 杨强 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2020年第1期78-82,共5页

以大岗山拱坝地质力学模型试验为例,探索将CAD的2D图生成3D图的一般方法,以清晰、直观地显示工程三维信息。利用CAD软件强大的二次开发功能,以Excel作为数据库及处理工具,使用VBA语言设计和编写地质力学模型试验数字化操作系统,满足了... 以大岗山拱坝地质力学模型试验为例,探索将CAD的2D图生成3D图的一般方法,以清晰、直观地显示工程三维信息。利用CAD软件强大的二次开发功能,以Excel作为数据库及处理工具,使用VBA语言设计和编写地质力学模型试验数字化操作系统,满足了地质力学模型试验的前后处理、实时分析反馈的需求。 展开更多

关键词 地质力学 模型试验 高拱坝 数字化 CAD VBA编程

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岩体结构变形破坏的内在驱动力-不平衡力 被引量：12

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作者 杨强 王守光 +1 位作者 李超毅 刘耀儒 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期202-210,共9页

岩体结构的变形破坏是一个渐近过程,常规的强度设计与极限分析均无法描述这一过程。在回顾总结岩体结构破坏控制、变形控制的基础上,提出岩体结构变形破坏控制最终要落实到开裂控制上来。总结了岩体结构开裂计算的特点和难点,阐明了用... 岩体结构的变形破坏是一个渐近过程,常规的强度设计与极限分析均无法描述这一过程。在回顾总结岩体结构破坏控制、变形控制的基础上,提出岩体结构变形破坏控制最终要落实到开裂控制上来。总结了岩体结构开裂计算的特点和难点,阐明了用不平衡力描述岩体结构变形破坏过程的理论依据。分别从单轴压缩试验、边坡开挖卸荷、拱坝坝踵坝趾开裂等3个具体的数值案例论证不平衡力与开裂破坏的内在相关性。提出了蓄水导致不可逆的谷幅变形也是不平衡力作用结果:裂隙水压力使屈服面收缩、原先处于屈服或临界屈服状态的岩体应力状态超出屈服面,产生不平衡力和不可逆的塑性变形。指出了不平衡力本质是岩体结构非平衡态到平衡态的距离,岩体结构非平衡演化的总体趋势服从最小塑性余能原理,进一步指出了无法消除的不平衡力是岩体结构变形破坏的内在驱动力。不平衡力不仅可以作为岩体结构变形破坏的判据,还能给出相应的加固措施,具有重要的工程意义。 展开更多

关键词 不平衡力 变形破坏 岩体结构 驱动力

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基于IAGA-BP算法的高拱坝-坝基力学参数反演分析 被引量：11

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作者 庄文宇 张如九 +3 位作者 徐建军 殷亮 魏海宁 刘耀儒 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1302-1313,共12页

基于监测资料对坝体和坝基的力学参数进行反演,对大坝的安全评价具有重要意义。该文提出了基于改进自适应遗传算法和BP神经网络(IAGA-BP)的力学参数反演分析方法,采用考虑权重的绝对百分误差作为目标函数,可以针对多点监测资料和非线性... 基于监测资料对坝体和坝基的力学参数进行反演,对大坝的安全评价具有重要意义。该文提出了基于改进自适应遗传算法和BP神经网络(IAGA-BP)的力学参数反演分析方法,采用考虑权重的绝对百分误差作为目标函数,可以针对多点监测资料和非线性数值仿真进行力学参数反演。基于正常蓄水位下拱坝坝体、坝基及拱肩槽边坡等25个测点的实测变形,对坝体混凝土、基础岩体及结构面的多个材料分区的11个关键力学参数进行了反演分析。结果表明,反演值和实测值吻合较好,将材料参数作为输入层、测点变形作为输出层有效避免了反演值的“失真”问题。针对高拱坝-坝基系统的力学参数反演,分析了神经网络拓扑结构、目标函数、训练样本数量等对反演结果的影响。 展开更多

关键词 高拱坝 IAGA BP神经网络 参数反演

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双护盾TBM掘进数值仿真及护盾卡机控制因素影响分析 被引量：8

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作者 侯少康 刘耀儒 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期809-817,共9页

卡机是制约双护盾全断面隧道掘进机(tunnel broing machine, TBM)安全、高效施工的重要工程地质问题。卡机涉及影响因素较多,数值仿真是对各种因素的影响程度进行定量化分析的有效手段。该文提出了考虑双护盾TBM掘进施工过程的数值仿真... 卡机是制约双护盾全断面隧道掘进机(tunnel broing machine, TBM)安全、高效施工的重要工程地质问题。卡机涉及影响因素较多,数值仿真是对各种因素的影响程度进行定量化分析的有效手段。该文提出了考虑双护盾TBM掘进施工过程的数值仿真方法,通过基于内变量热力学的蠕变模型模拟围岩的时效变形特性,并实现围岩与护盾的相互作用的模拟。以某公路隧洞为研究对象,对TBM推进速度和超挖量2个卡机控制因素的影响进行了研究。分析结果表明:增大TBM推进速度,能在一定程度减小接触压力和卡机风险;而超挖量对减小接触压力的作用更为显著,且对于高地应力、软岩条件下的隧洞施工,2种卡机控制措施的收益将更加明显。研究结果可为类似工程的卡机风险分析及TBM推进速度和超挖量等参数的优化设计提供一定的借鉴。 展开更多

关键词 双护盾TBM 隧洞施工 卡机 推进速度 超挖量

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