基于Schwarz-Christoffel变换的圆形隧道围岩应力分布特征研究

隧道围岩应力还原到实际区域的变换方法被越来越多地应用到工程实践中,对复杂形状围岩体内的隧道围岩应力计算方法和隧道围岩稳定性的研究具有重要的实践指导意义.该文建立了不规则岩体中开挖圆形隧道的力学模型,运用复变函数理论,通过映射函数Schwarz-Christoffel变换,得到复平面单位圆到隧道所处多边形岩体的映射函数,在复变函数数域内分析了多边形岩体应力的求解步骤,运用弹性力学理论等推导了不规则岩体中圆形隧道的复变应力函数Φ(ξ)和φ(ξ)的表达式,并得出围岩体任一点应力分量σρ和σθ的解析通式.通过具体算例分析可知,岩体形状对圆形隧道的稳定性有较大的影响,隧道所处4种形状下的围岩体最大应力值分布规律为:顶底板的最大应力值从六边形、五边形、四边形、圆形围岩体依次减小,帮部的最大应力值从圆形、四边形、五边形、六边形围岩体依次减小.     

考虑底部隆起的浅埋隧道围岩压力计算分析

针对浅埋隧道开挖后底部隆起变形现象,应用极限分析上限法构造了考虑底部隆起变形的围岩压力计算模型,结合线性Mohr-Coulomb准则等推导出极限围岩压力的理论表达式。通过约束条件将围岩压力的计算转化为数学中的最优化问题,编制程序进行了优化计算。将计算结果与工程实测数据及文献计算结果进行了对比,验证了当前方法的可靠性。同时,指出在运用极限分析法处理浅埋隧道围岩压力问题过程中应将隧道底部一同考虑,对隧道底部支护会对整个围岩压力产生影响,有助于隧道结构的整体稳定。研究可以为浅埋隧道的开挖、支护提供一定的理论指导.     

基于联系矩阵的围岩稳定性组合评价模型

围岩稳定性评价受诸多类型因素影响,是一个复杂不确定系统问题.为克服基于单一信息评价方法只能从特定角度分析围岩稳定性问题的缺陷,应用集对分析耦合理论探讨了可统一与融合各类信息特点的围岩稳定性组合评价新模型,以充分利用各类评价方法所包含的有用信息和避免单一方法预测错误的风险.该模型首先基于各种典型评价方法独立分析围岩稳定性,然后将获得的评价结果两两构成集对进行同异反分析,以构建联系矩阵和合理确定权重,最后基于组合原理综合评定围岩稳定性类别.实例应用结果表明,该模型用于围岩稳定性评价是有效可行的,且能综合各类评价方法的优点与提高预测精度,也为类似评价问题提供了参考.     

基于系统识别方法的围岩弹性模量及水平地应力反演分析

利用有限元软件建立隧道开挖正演模型,基于新奥法隧道施工现场实测围岩收敛数据,采用灵敏度分析建立了参数调整算法,利用系统识别方法对隧道围岩弹性模量及水平地应力进行了反演分析,并讨论了初始值的影响.结果表明,系统识别反演分析法具有自适应能力强、反演分析过程收敛计算稳定性好和计算速度快等优点,在隧道及地下工程领域具有广阔的应用前景.     

不确定性理论集对分析在海水水质富营养化评价中的应用

集对分析是处理不确定性问题的新的系统理论方法.利用该理论,建立了进行海水水质富营养化综合评价的新方法.实例研究表明,集对分析评价海水水质的富营养化程度是切实可行的,与人工神经网络方法和支持向量机方法相比,集对分析方法概念清晰,计算简便、快捷、精度高,具有较高的分辨率和较大的实用性,减少了评价过程中的人为主观因素;具有不遗失数据中间信息、评价结果与实际情况更为相符的优点,为海水环境质量综合评价提供了一种简单而适用的评价方法.     

单位圆外域-洞室外域共形映射下任意开挖断面隧洞围岩应力解析解

以地下任意开挖断面隧洞为研究对象,将原岩应力场归化为无穷远处与水平轴呈一角度的均匀应力场,引入单位圆外域-洞室外域的共形映射函数,把目标域中以变量z表示的围岩应力函数转化为映射域中的变量ζ表示.将洞壁的应力边界条件方程转化成Cauchy积分方程,利用被积函数的解析性和留数理论,获得了任意开挖断面隧洞围岩应力函数解析通式和围岩应力解析解.将椭圆形隧洞应力边界条件代入应力函数解析通式,求得的φ(z)和ψ(z)与文献结果一致;以公路两车道隧道为研究对象,利用围岩应力解析解开展围岩应力计算和分析,所获结果符合工程规律;利用ABAQUS软件对隧道洞壁应力进行对比分析,分布规律与解析解结果一致.研究表明,只要给出任意开挖断面隧洞的单位圆外-洞室外域共形映射函数,利用研究成果可方便地开展围岩应力解析计算分析.     

人工神经网络在评定射击效率中的应用研究

将BP、RB、GRNN等人工神经网络引入火炮射击效率评定的计算中.通过实例运算,分析了各种神经网络在实际应用中各自的特点和需注意的问题,得到了有益的结论.     

土工格室边坡侵蚀稳定性的模糊物元评价模型及其应用

随着土工格室在高速公路、河道边坡护坡工程中的逐渐推广,土工格室边坡侵蚀稳定性研究成为研究热点.为有效地对土工格室防止边坡侵蚀的能力进行评价,指导工程实践与应用,通过对土工格室特性、边坡特征以及施工养护等影响因素的分析,建立了土工格室边坡水力侵蚀稳定性评价的指标体系;针对评价等级相对模糊及单项指标评价结果的不相容性问题,引入模糊物元理论,构建了土工格室边坡侵蚀稳定性的模糊物元评价模型,利用层次分析法确定指标权重,最后进行关联分析,根据最大关联原则确定评价等级.研究表明模型将定性和定量相结合,考虑全面,计算简单,易于编程,结合工程实际案例对该模型进行验证分析,评价结果与实际情况符合较好.     

基于人工神经网络的工程事故控制效果评价方法

研究了应用人工神经网络对工程建设安全事故控制效果进行评价的方法,给出了具体的评价理论.同时,通过一个实例进行了验证.     

基于GA-SVM的水资源可持续利用评价

把水资源可持续利用评价问题看成是一个分类问题,利用支持向量机良好的鲁棒性和分类精确性进行评价,并用遗传算法优化了SVM的参数,使其分类精确度更高.对黑龙江省十三个地区进行了实例应用,与人工神经网络和GD-IIM法的结果进行了比较,结果表明,支持向量机模型简单、通用、精度高,可在水资源可持续利用实际评价中推广应用.     

基于AHP的深部巷道围岩稳定性影响因素评价分析

根据岩体力学和工程地质学理论,采用层次分析(AHP)法对影响深部巷道围岩稳定性的因素进行分析,从围岩岩体力学性质因素、工程地质因素、工程技术因素方面考虑,建立稳定性影响因素各项指标的递阶层次结构模型,构造判断矩阵,给出各层元素的单排序权重和总排序权重,找出影响深部巷道围岩稳定性的关键性因素,并进行定性和定量分析,为深部巷道围岩控制提供了可靠的理论依据.     

An analytical solution for time-dependent stress field of lined circular tunnels using complex potential functions in a stepwise procedure

Time-dependent behavior of surrounding mass plays a significant role in designing underground constructions. Considering simple configuration of lined circular tunnels, a lot of solution have been proposed to this problem. However, many assume hydrostatic initial stress field, and other solutions are only applicable to simple rheological models and could not account for viscosity effect in long-term time periods. In this study, an analytical plane strain solution is proposed for lined circular tunnels under non-hydrostatic initial stress field, assuming rock mass as a viscoelastic material obeying Burgers model, while concrete lining is supposed to have linear elastic behavior. The solution which employs complex variable method combined with correspondence principle benefits from time discretization approach enabling the solution to take into account the viscosity effect in the both short-term and long-term periods of time, while predicting stress components accurately. The results obtained by the proposed solution were compared with those predicted by finite element COMSOL software which exhibited a close agreement. It was found that by increasing time both the proposed analytical solution and finite element numerical method tend to an oblique asymptote due to viscosity effect of Maxwell body in the Burgers model. Finally, a parametric analysis was performed with respect to Burgers model coefficients which showed different behavior for short and long periods of time.     

深埋隧洞围岩应力的精确解与近似解的对比分析

对不同断面形状的深埋隧洞进行了分析,比较了隧洞围岩应力解析解与通过当量半径方法得到的近似解之间的差别.首先,应用复变函数的基本理论,给出圆形、椭圆、矩形、直墙拱形等几种常见深埋隧洞围岩应力的解析表达式.其次,应用当量半径的折算形式,将其任意形状的边界转化为标准圆形断面,利用Lamé解答得到了各围岩应力分量.最后,考虑隧洞断面形状参数的变化,通过数值算例对精确解和近似解进行了比较,分析了当量半径折算形式的精确度.在此基础上,应用有限元方法验证了复变函数解析解的精确性,以椭圆、矩形和直墙拱形的复变函数解验证当量半径精确度.结果表明,当量半径的折算形式解答与精确解答之间相似程度与隧洞的断面形状和几何参数之间有着密切的关系.     

基于仿射传播的道路网络聚类

对于道路网络聚类问题,提出了仿射传播算法。首先,将道路网络上的交叉路口和结点作为顶点,建立了无向图;然后,根据最短路径计算网络距离,进而得到图的相似度矩阵;并基于仿射传播算法对道路网络进行聚类;最后,试验结果证实了本文方法的有效性与稳定性。     

Finding a minimum cost path between a pair of nodes in a time-varying road network with a congestion charge

The minimum cost path problem in a time-varying road network is a complicated problem. The paper proposes two heuristic methods to solve the minimum cost path problem between a pair of nodes with a time-varying road network and a congestion charge. The heuristic methods are compared with an alternative exact method using real traffic information. Also, the heuristic methods are tested in a benchmark dataset and a London road network dataset. The heuristic methods can achieve good solutions in a reasonable running time.     

Maximum likelihood estimation for a road traffic network model

The use of the maximum likelihood method for parameter estimation in a probabilistic path choice model used for road traffic networks is described. The method requires observation of mean travel costs in a given network rather than the traffic flows throughout the network, and thus data collection efforts may be reduced. A test network, for which many sets of artificial data were generated, is examined so that the usefulness of the parameter estimation procedure may be assessed. It is shown that the procedure is both convenient and quick, and that accurate estimates of model parameters may be obtained.