专家系统在瞬变电磁反演中的应用

通过教．值模拟计算得到隧道前方富水溶洞和含水断层的瞬变电磁响应,以正演计算模型参数及响应为专家样本,以VB为开发工具,开发出数据库反演专家系统。以Matlab为开发平台,编程建立了神经网络专家系统。将LSSVM函数加载到Matlab中,编程实现了LSSVM专家系统。3种专家系统在实际工程中的应用表明：瞬变电磁法探测隧道前方含水异常体地电结构时,采用专家系统进行反演,反演精度是能够满足工程需要的。     

浅埋偏压公路隧道衬砌裂损病害统计及成因反演分析

基于广东地区某三车道高速公路隧道浅埋偏压段衬砌裂损病害检测数据,采用数理统计方法对衬砌裂损病害进行统计分析。结合隧道施工及检测情况,对浅埋偏压段隧道结构受力情况分别采用荷载-结构法和地层-结构法进行了数值反演计算。计算结果表明:对于隧道的浅埋偏压段,地层-结构法得到的衬砌受力情况更加吻合隧道衬砌裂损状态,受隧道施工及地形偏压的影响,浅埋侧隧道拱部围岩塑性应变和围岩压力大于深埋侧,因衬砌钢筋保护层较厚,导致钢筋无法有效约束裂缝发展,进而造成浅埋侧衬砌大面积开裂。     

反演理论在隧道工程中的应用现状综述

通过对反演理论在隧道工程中应用实例的调研，从初始地应力反演、地层参数反演、其它参数反演以及反馈预测反演等四类应用类型，阐述了现状。此外，还讨论了应用过程中的几个关键共性问题。最后，对今后的应用提出了一些应注意的问题。     

基于Rayleigh波频散特征的路基模量反演成像方法与试验研究

路基动态回弹模量是影响路基路面结构耐久性与稳定性的关键参数之一。为了实现路基动态回弹模量无损检测精细化,基于Rayleigh波在弹性层状体系中的传播特性,揭示了Rayleigh波在基准路基路面结构中的理论频散特征,并通过显式瞬态动力有限元方法对路基路面结构体系中Rayleigh波场响应进行了数值计算,结合频域波数域变换法与相位移法建立了路基路面结构中Rayleigh波频散曲线的联合提取方法。通过将提取的Rayleigh波频散曲线按自适应遗传算法反演的路面各结构层模量值作为已知约束条件,进一步对路基工作区细化分层,以此建立了路基工作区动态回弹模量的反演成像方法。通过在足尺道路试槽内点对点依次进行Rayleigh波、FWD、承载板和弯沉测试,建立了各测试结果之间的相关关系。研究结果表明：Rayleigh波反演的路基动态回弹模量与其他测试方法相应结果的判定系数R²均大于0.85,且反演成像结果能够全面、清晰地反映路基的承载能力与压实质量。研究成果可为路基路面工作特性智能感知方法与技术的发展提供理论参考。     

瞬变电磁电阻率作为初始模型的隧道地震速度曲线反演方法研究

为能定性描述围岩的软弱特性,提出瞬变电磁电阻率作为初始模型的隧道地震速度曲线反演方法。具体步骤为:1)详细分析隧道地震数据特征,提出反视速度叠加方法提取叠加道集,以降低单道波形的误差,提高后期的反演精度;2)提出适用于隧道地震数据的波阻抗反演方法,得到超前方向相对可靠的速度曲线;3)为克服速度反演时的多解性问题,依据Faust公式建立速度和电阻率的联系,将瞬变电磁反演得到的视电阻率数据转化为初始速度模型,提高速度曲线的反演精度。模型数据的反演结果证明了反视速度叠加方法的合理性和初始速度模型的重要性;实测数据的反演结果表明,应用视电阻率约束的速度反演曲线能较好地提高超前方向速度曲线的反演精度,后期开挖结果也验证了速度曲线的合理性。     

基于动静参数联合反演技术快速评定桥梁承载能力

结合结构的设计资料,建立结构的初始有限元模型.通过现场实测获得桥梁结构的动力参数和拟静力应变影响线,将其作为模型修正依据,利用有限元修正技术,反演桥梁结构的实际力学模型.通过该模型可仿真现场静载试验,实现对桥梁结构力学性能的快速评定.实际应用结果表明:应用动静参数联合反演得到的桥梁结构的力学模型能够客观地反映桥梁的实际力学性能,可实现对桥梁结构的快速仿真分析.     

成层软土地基粘弹性参数反演及沉降预测

基于Merchant粘弹性模型，应用Biot平面固结有限元法，以现场实测资料为依据，采用了直接优化的分析方法，针对多层软土地基多设计变量反演解的唯一性问题，在对土体分层的基础上对反演策略作了改进，将反演参数分成2个部分，先分层迭代反演渗透系数，再分层迭代反演粘弹性参数，然后以反演所得参数来计算预测工后沉降，最后通过工程实例说明了这种策略的可行性。     

三次样条法反演基坑土内力的方法改进

通过对基坑反演方法的分析,认为三次样条法反演基坑支护结构内力取得了一定的成功经验,但由于监测手段和监测仪器等因素的影响,作为反演依据的水平位移存在一定的误差,且在反演过程中会逐步放大,造成反演结果的不可信。在三次样条法的基础上,通过试算法消除位移测量误差对反演结果的影响,推导出反演公式,运用Matlab软件作为试算工具,得出了可靠的反演结果,并将反演得到的弯矩再次反演,得到了桩后土压力的分布,所提出的方法具有广泛的适用性。     

软土地基路堤工后沉降时参反演和预测

基于Biot固结理论有限元数值解和Merchant粘弹性模型理论解析解，采用最小二乘法建立了包括沉降、孔压以及侧向变形信息的目标函数。利用观测数据采用Simplex直接优化算法，结合工程实例首先分时段反演了模型中主要的土性参数，研究各参数随时间的变化趋势。然后在此基础上编写了时参反演有限元程序，反演了参数的时间函数。并对软土路基的工后沉降进行预测。实例分析表明。该方法是可行的。     

成层软土地基粘弹性参数反演及沉降预测

基于Merchant粘弹性模型,应用Biot平面固结有限元法,以现场实测资料为依据,采用了直接优化的分析方法,针对多层软土地基多设计变量反演解的唯一性问题,在对土体分层的基础上对反演策略作了改进,将反演参数分成2个部分,先分层迭代反演渗透系数,再分层迭代反演粘弹性参数,然后以反演所得参数来计算预测工后沉降,最后通过工程实例说明了这种策略的可行性.     

复合地基变形模量的反演分析研究

地基变形模量的准确取值是软土地基上结构计算的关键问题。该文根据某泵站泵房混凝土搅拌桩的单桩复合地基荷载试验数据,通过反分析求解出复合地基变形模量,然后结合泵房底板的沉降观测数据,应用有限单元反分析反演地基变形模量,对两种反分析结果进行了比较分析。     

超深埋长隧道地应力场综合反分析方法与应用

在分析超深埋长隧道工程沿线地应力场时,大埋深、长洞线、复杂地质条件等因素增加了工程区地应力场的复杂性和认知难度,影响了地应力判断结果的准确性。锦屏山超深埋特长交通洞为中国埋深最大的交通隧道,最大埋深达到2 375 m、长度达到17.5 km,水压致裂法、应力解除法等常规的直接地应力测试方法仅适用于洞口等浅埋位置,难以直接测得深部的地应力数值,进而影响对整个区域地应力场的判断,客观信息的缺乏决定了要从其他多个角度去评估地应力场状态。首先借助峰值强度和残余强度应力包络线,揭示了隧道周边不同位置处围岩开挖响应所对应的应力状态,提出了超深埋长线形隧道工程地应力场分析工作流程。在锦屏山交通洞工程实践过程中,综合采用宏观地质判断、现场破坏现象分析、测试成果指示、应力集中区推断等方法,对地应力场分布特征进行了评估和解译。另外,由于岩组、褶皱、构造、地形等条件导致局部地应力异常,采用非连续数值分析方法分析了结构面、褶皱2种代表性因素对局部地应力场的影响。最后,基于上述研究成果,建立考虑了地形、褶皱和主要断层的整体高精度三维模型,利用褶皱构造和断裂构造在现今构造挤压作用下的响应方式揭示了沿线地应力存在的分区现象,为超深埋长线形隧道工程的地应力场判断提供了更加准确便利的方法。     

考虑走滑断裂活动影响的公路隧道初始地应力场反演分析

为了使跨活动断裂带区域地应力反演结果更加符合实际，提出了考虑走滑断裂活动影响的公路隧道初始地应力场反演思路。通过在断裂带与两侧岩体之间建立接触单元，采用边界位移荷载实现了断裂带两侧岩体的相对挤压及滑动作用。依托华坪至丽江高速公路东马场1号隧道工程，对比分析了采用常规边界荷载和考虑走滑边界荷载2种情况下隧址区地应力场的反演结果。研究结果表明:考虑走滑边界荷载反演得到的地应力场更加符合实际且精度更高；常规边界荷载的最大残差为2.29 MPa，而走滑边界荷载的最大残差仅为0.66 MPa，其残差平方和也均小于常规边界荷载；在断裂带附近，考虑走滑活动影响的最大、最小水平应力值相对常规边界均有所减小，上盘岩体垂直应力也相对减小，下盘岩体受上盘岩体的影响垂直应力相对增大，符合跨断层岩体区域实际地应力场的分布规律；隧址区整体表现为水平应力大于垂直应力，以水平构造应力为主。     

考虑层间接触状态的路面动力响应解析解及参数反演

为了对现有路面结构FWD检测技术的改进提供相关参考，并进一步完善路面结构质量评价体系，从轴对称动力平衡方程出发，应用Hankel-Laplace积分变换，推导了考虑路面材料横观各向同性特性和路面结构层间接触状态的路面结构力学响应解析解，结合传递矩阵法提出了一种路面结构力学响应快速计算方法，并通过与ABAQUS计算结果的对比验证了所提理论推导的正确性。在此基础上，随机生成6 728组不同竖向模量、模量比、层间滑移系数以及结构层厚度的路面结构，计算其在FWD脉冲荷载作用下的表面位移响应，并应用BP神经网络以及实数编码的多种群遗传算法反演路面结构参数。研究结果表明：对BP神经网络而言，仅土基材料参数以及各结构层竖向模量的预测结果相对较为理想，其相关系数在0.75以上；较BP神经网络的预测结果，实数编码的多种群遗传算法对竖向模量的预测精度有了较大提高，相关系数基本达到0.95以上。但无论采用何种反演方法，对模量比以及层底滑移系数的预测效果均不理想。综上所述，所提出的解析解以及计算方法具有较高的计算精度以及较好的数值稳定性，能够实现路面结构力学响应的快速计算；同时，在进行路面参数反演计算时，应考虑路面结构的层间不完全连续状态以及材料的横观各向同性；而仅依靠路表弯沉数据进行参数反演的结果并不理想，有必要对现有检测技术进行相关改进。     

逆变电弧焊机的研制

简述逆变弧焊机的基本原理及特点,分析脉宽调制波的形成机理,介绍了反馈系统及试验情况。     

参数反演法在深厚嵌岩群桩基础受力分析中的应用

桥梁群桩基础承载性能数值计算结果与岩土参数的选取密切相关,为探讨更为符合实际工程地质情况的群桩基础受力计算模式,采用MATLAB编制的改进BP神经网络与遗传算法相结合的遗传神经网络计算程序,建立参数反演算法.该方法首先利用改进的BP神经网络对正交设计的样本数据进行训练,然后采用遗传算法进行最优求解.基于戛洒江特大桥深厚...     

基于参数反演的堆载预压软土路基工后沉降及影响因素分析

针对某客运专线铁路软土地基分布广、厚度大和地基处理方式多样的特点,为保证路基工后沉降和稳定性满足规范要求,开展了超载预压现场试验,结合现场观测数据,采用广义开尔文流变模型进行地基参数反演,并进行铺轨施工数值模拟研究和工后沉降预测分析。分析结果表明:数值反演得到的地基参数合理可靠,经过三个月的堆载预压,工后沉降量较未堆载预压工况显著减小。路基填筑完成后的静置时间、堆载预压高度、预压时间对于工后沉降有显著影响,静置时间越长,其工后沉降量越小,增加堆载预压高度、预压时间均可以在短时间内加速地基固结沉降,减小工后     

探地雷达电磁波正演模拟研究

利用探地雷达技术对路面结构层进行检测时,根据探测要求而采用不同频率的天线,尝试建立了雷达电磁波在结构层中传播的正演模型,通过得到的合成波模拟了其在结构层中传播的规律。根据经典电磁理论,利用傅立叶积分变换,通过典型激励和实测雷达入射波模拟了雷达电磁波在结构层中的传播情况,得到了合成的反射波,并与实际结构层测试雷达波做了比较。结果表明:频率低的情况下,雷达的分辨率较低,结构分层不明显;随着频率的增大,可以清晰区分出结构分层,但只有在高频率的条件下,结构厚度分层的反射信号才是合理的,能比较真实地反映实际情况。     

基于软土地基参数反演的工后沉降预测

分析了双曲线法、指数曲线法和三点法等预测超载预压情况下地基的工后沉降的局限性。反演导出沉降系数m,以反算的系数为沉降计算参数,同时考虑超载部分对工后沉降的影响,推导出能预测超载预压地基的工后沉降计算式,并针对沿海高速公路一段软土地基处理工程,较准确地预测了超载预压地基的工后沉降。