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巷道圍巖初始應(yīng)力場和彈性模量的區(qū)間反演-文庫吧資料

2025-05-22 03:59本頁面
  

【正文】 分別是第 個(gè)觀測點(diǎn)位移值和第 個(gè)應(yīng)力觀測點(diǎn)擾動應(yīng)力值; 、 分別是相應(yīng)觀測點(diǎn)的位移觀測值和擾動應(yīng)力觀測值;177。文[9]提出采用直接優(yōu)化法進(jìn)行非確定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)區(qū)間分析,算例表明采用直接優(yōu)化方法與窮舉組合法所得結(jié)果相同,而直接采用區(qū)間數(shù)運(yùn)算規(guī)則所得結(jié)果區(qū)間有較大擴(kuò)張,這里仍然采用這種方法處理本文問題。區(qū)間數(shù)與普通數(shù)不同,四則運(yùn)算規(guī)則也完全不同,對于兩個(gè)區(qū)間數(shù) 和 ,四則運(yùn)算規(guī)定為: , , , ,區(qū)間數(shù)運(yùn)算容易導(dǎo)致區(qū)間擴(kuò)張??紤]到各種計(jì)算誤差,作為計(jì)算結(jié)果,區(qū)間分析方法得到的是包含其精確解的一個(gè)區(qū)間和誤差界,這就為人們能更準(zhǔn)確地估計(jì)和評價(jià)所得的結(jié)果提供了一定的依據(jù)。而實(shí)際中這些函數(shù)往往難以確定,常常通過人為方式取舍。隨機(jī)理論、模糊集理論和區(qū)間分析是解決不確定性問題的三種方法[67]。巷道施工期間的監(jiān)控量測,由于儀器精度和其它偶然誤差,所測變形是一隨機(jī)值,因而反推的圍巖參數(shù)和初始地應(yīng)力也是隨機(jī)變量。人們努力使計(jì)算結(jié)果能在所要求的精度內(nèi),然而,在許多問題中,往往是推測計(jì)算結(jié)果的某種精度或者使用高精度的運(yùn)算以保證計(jì)算結(jié)果的精度。3.當(dāng)觀測位移信息足夠多時(shí),哪怕只增加一個(gè)應(yīng)力觀測信息,便可望唯一確定圍巖彈性模量和地應(yīng)力。但是,由于應(yīng)力分布 與位移分布 通過彈性模量 聯(lián)系起來,并且由應(yīng)力分布 與位移分布 可望唯一確定彈性模量 ,因此,如果有擾動應(yīng)力觀測信息時(shí),則可望唯一確定所有待求變量。 (3) 由于彈性矩陣D與彈性模量成正比, 與初始地應(yīng)力成正比,應(yīng)變矩陣B僅與單元幾何特性有關(guān),由式(2)知對于任意常數(shù) ,參數(shù)組 、 、 , ,都可以與一個(gè)位移分布 相對應(yīng),因此,僅采用位移觀測數(shù)據(jù)來確定彈性模量和初始地應(yīng)力場其解是不唯一的,只能確定地應(yīng)力與彈性模量的比值。有限元平衡方程為 (2)其中 , , 。 采用有限元計(jì)算時(shí),假設(shè)初始地應(yīng)力作用下開挖邊界上的作用力為f 0,開挖引起的位移和應(yīng)力增量相當(dāng)于在開挖邊界上反向施加等效的節(jié)點(diǎn)力f 0引起的圍巖圍巖和應(yīng)力值[6]。巷道開挖所引起的巷道圍巖位移和擾動應(yīng)力可以看作是,在水平壓力P=σ0x和垂直壓力Q=σ0y作用下與巷道形狀相同的彈性孔的位移和應(yīng)力減去沒有開挖巷道前巖體已經(jīng)完成的位移和應(yīng)力。在該模型中,用有限元法建立系統(tǒng)的控制方程,把待求變量看作區(qū)間數(shù),以量測信息作為設(shè)計(jì)變量的邊界約束,運(yùn)用約束變尺度方法求出地應(yīng)力
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