| 【中文题名】 | 地下工程位移反分析及开挖顺序优化方法研究 |
| 【英文题名】 | Study on the Displacement Back Analysis and Optimum Design of Excavation Subsequence in Underground Engineering |
| 【学科专业】 | 岩土工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-9-20 |
| 【中关键词】 | 地下工程,弹塑性,位移反分析,开挖顺序,有限元,模拟退火算法 |
| 【英关键词】 | Underground Engineering,Elastic-plasticity,Displacement Back Analysis,Finite Element Method,Simulated Annealing Algorithm, |
| 【分类导航】 | 工业技术>建筑科学>地下建筑>地下建筑施工、施工机械与设备>> |
| 【论文摘要】 |
地下工程位移反分析及开挖顺序优化设计是地下工程围岩稳定性分析与施工设计的重要内容,探讨地下工程围岩初始地应力与力学参数以及其开挖施工顺序的确定方法是目前地下工程设计与研究的关键问题。本文开展该问题的研究具有重要的理论与工程实用价值。
首先,本文在综合分析国内外地下工程优化位移反分析方法研究现状的基础上,引进模拟退火与遗传算法,并对其进行改进,建立了适合于地下工程问题特点的智能优化算法;其次,根据地下工程非线性特点,基于地下工程洞周收敛位移量测结果,建立了用于地下工程初始地应力与围岩力学参数反演分析的力学模型,并引进有限元分析手段,结合改进模拟退火算法与改进遗传-模拟退火算法,分别建立了基于这两种智能优化算法的地下工程围岩弹塑性位移反分析理论与方法,并开发了相应的分析计算程序,为地下工程围岩稳定性与开挖顺序优化分析奠定了基础;然后,在上述基础上,根据地下工程开挖施工顺序优化设计的特点,建立了基于围岩塑性区面积的地下工程开挖施工顺序优化分析模型,基于改进模拟退火算法与改进遗传-模拟退火算法建立了地下工程开挖施工顺序优化分析方法,并开发了相应的分析计算程序;最后,将上述分析计算程序用于工程实例分析... |
| 【论文题纲】 |
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湖南大学学位论文原创性声明 |
4-5 |
|
摘要 |
5-6 |
|
Abstract |
6-10 |
|
第1章 绪论 |
10-18 |
|
1.1 概述 |
10-12 |
|
1.2 地下工程位移反分析的研究现状 |
12-15 |
|
1.2.1 反分析法概述 |
12-13 |
|
1.2.2 地下工程优化位移反分析研究现状 |
13-15 |
|
1.3 地下工程开挖顺序优化方法的研究现状 |
15-16 |
|
1.3.1 地下工程开挖顺序优化概述 |
15 |
|
1.3.2 地下工程开挖顺序优化方法的研究现状 |
15-16 |
|
1.4 本文的主要研究内容及工作 |
16-18 |
|
第2 章 地下开挖工程的非线性有限元分析 |
18-36 |
|
2.1 概述 |
18 |
|
2.2 本构模型 |
18-24 |
|
2.2.1 岩体的弹塑性本构模型 |
18-22 |
|
2.2.2 岩体节理的弹塑性本构模型 |
22-24 |
|
2.3 地下工程的力学模型 |
24-28 |
|
2.3.1 等效释放荷载 |
25-26 |
|
2.3.2 矫正荷载 |
26 |
|
2.3.3 工程岩体单元的拉破坏 |
26-28 |
|
2.4 弹塑性问题有限元求解的增量初应力法 |
28-30 |
|
2.5 基于增量初应力法的弹塑性有限元程序开发及数值验证 |
30-36 |
|
2.5.1 程序的编制和说明 |
30 |
|
2.5.2 程序的验证 |
30-36 |
|
第3章 地下工程优化问题中的智能优化算法研究 |
36-60 |
|
3.1 概述 |
36 |
|
3.2 模拟退火算法及其单体改进策略 |
36-46 |
|
3.2.1 模拟退火算法 |
37-43 |
|
3.2.2 模拟退火算法单体改进策略 |
43-46 |
|
3.3 遗传算法及其单体改进策略 |
46-52 |
|
3.3.1 遗传算法 |
47-50 |
|
3.3.2 改进遗传算法 |
50-52 |
|
3.4 两算法混合优化策略 |
52-57 |
|
3.4.1 模拟退火算法的并行策略 |
52-54 |
|
3.4.2 遗传-模拟退火算法 |
54-55 |
|
3.4.3 改进的遗传-模拟退火算法 |
55-57 |
|
3.5 几种智能优化算法的数值试验 |
57-60 |
|
第4章 地下工程优化位移反分析方法研究 |
60-74 |
|
4.1 概述 |
60 |
|
4.2 地下工程位移反分析 |
60-62 |
|
4.2.1 基本原理 |
60-61 |
|
4.2.2 地下工程弹塑性位移反分析问题的目标未知数确定 |
61-62 |
|
4.2.3 地下工程优化位移反分析的存在问题 |
62 |
|
4.3 地下工程位移反分析模型的建立 |
62-64 |
|
4.3.1 目标函数的确定 |
63 |
|
4.3.2 力学约束条件 |
63 |
|
4.3.3 附加条件 |
63-64 |
|
4.4 基于不同智能优化算法的弹塑性位移反分析方法 |
64-69 |
|
4.4.1 基于改进模拟退火算法的位移反分析方法实现 |
64-65 |
|
4.4.2 基于遗传-模拟退火算法的位移反分析方法实现 |
65-67 |
|
4.4.3 两种优化位移反分析算法程序的验证 |
67-69 |
|
4.5 工程实例 |
69-74 |
|
4.5.1 工程概况 |
69-70 |
|
4.5.2 有限元计算区域范围的选取及其模型 |
70 |
|
4.5.3 参数反演与分析 |
70-74 |
|
第5章 地下工程开挖顺序优化方法研究 |
74-86 |
|
5.1 概述 |
74 |
|
5.2 地下工程开挖顺序优化原理 |
74-76 |
|
5.2.1 岩体动态施工力学基本原理 |
74-75 |
|
5.2.2 开挖顺序优化基本原理 |
75-76 |
|
5.3 地下工程开挖顺序优化模型的建立 |
76-78 |
|
5.3.1 可行解的设计 |
76 |
|
5.3.2 目标函数的确定 |
76-77 |
|
5.3.3 力学约束条件 |
77 |
|
5.3.4 附加条件 |
77-78 |
|
5.4 基于不同智能算法的地下工程开挖顺序优化方法 |
78-80 |
|
5.4.1 开挖顺序优化方法实现需要解决的两个问题 |
78-79 |
|
5.4.2 基于改进模拟退火算法的开挖顺序优化方法 |
79 |
|
5.4.3 基于改进遗传-模拟退火算法的开挖顺序优化方法 |
79-80 |
|
5.5 工程实例及分析 |
80-86 |
|
5.5.1 工程概况 |
80-81 |
|
5.5.2 有限元计算区域 |
81 |
|
5.5.3 开挖方案拟定及其有限元模拟 |
81-83 |
|
5.5.4 开挖顺序优化及分析 |
83-86 |
|
结语 |
86-88 |
|
参考文献 |
88-93 |
|
附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录） |
93-94 |
|
致谢 |
94 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.126016 |
