p U 川人学坝I 学位论文水电站调压井围岩参数反分析及开挖稳定性分析结构工程专业研究生：刘国伟指导教师：熊峰教授近年来出现了许多大型的地下工程，应用于隧道、铁路、公路、矿山、水r b 、国防、城市地铁及城市建设等许多领域。本文中的福堂水电站凋压井所处地质条件复杂，月内径和深度较大，被称为亚洲第一井。调压井作为一种地下结构，不同于地而结构，分析和研究地下结构的安全性和稳定性不仅与结构本身有关，还与周围的环境一工程地质条件( 自然岩体) 及施工过程密切相关，即围岩的稳定性极大地影响地下结构的安全性。因此正确的稳定性分析是设计和安全施工的保证。地下结构计算理论的发展已有百余年的历史，针对岩石工程稳定性分析已有许多方法。无论哪种方法，首先需要输入围岩的力学参数。但是由于自然岩体本身的复杂性，以及目前现场实测技术手段的限制，使得围岩的力学参数难以确定，因此给工程的安全判断带来了困难。随着信息科学的发展，反分析方法的给解决这一问题提出了新思路，本文利用现场监测数据和系统辩识方法，确定围岩的材料参数。然后在此基础上进行数值分析，确定工程的开挖稳定性。将有限元分析与神经网络反分析相结合，用于解决大型岩土工程安全性能分析，是本文的主要成果，具体概括为：( 1 ) 对调压井工程建立三维有限元模型，结合现场监测数据判断计算模型的可行性。采用均匀设计法的思想，选取不同的材料参数( 本文选取弹性模量E 和泊松比a ) 进行初次有限元分析，为反分析提供所需的训练样本数据。( 2 ) 用M A T L A B 人工神经网络对调压井围岩参数进行了位移反分析研究，建立了线弹性位移反分析的神经网络模型。该模型反映了围岩力学参数和岩体位移之问的映射关系，采用动量梯度下降法在岩体力学参数空间进行全局搜索删川人学坝L 学位论文寻优。反演结果经检测表明，该网络模型具有较好的预测精度，适宜于岩土工程中围岩力学参数的反演。( 3 ) 利用神经网络反分析得到的围岩材料参数，建立模拟调压井开挖过程的三维有限元模型，进行调压井开挖的稳定性仿真研究。分析结果表明：由于调压井丌挖断面较大，所处地形不对称，井后边坡高陡，调压井围岩的应力和变形分布比较复杂。总体上，呈中间大、上下部较小的分布规律。调压井受后边坡侧岩石的挤压，具有向山外移动的趋势。通过强度准则和规范可以判断出，结构是稳定的。( 4 ) 通过与现场监测成果对比，结果表明，结合神经网络法和有限元法，用于大型地下工程结构分析具有计算量少、精度高、效率高的特点。因此，本文提出的计算模型可用于类似的地下工程的设计和施工中。关键词：调压井：人工神经网络；反分析；围岩；稳定性分析四川大学硕士学位论文T h eB a c kA n a l y s i so ft h eC o u n t r yR o c kP a r a m e t e ro f t h eS u r g eS h a f ta n dt h eA n a l y s i sE x c a v a t eS t a b i l i t yM 面o r ：S t r u c t u r a lE n g i n e e r i n gM a s t e rC a n did a t e ：L i uG u o w e iS u p e r vis o r ：X i o n gF e n gAl o to fl a r g e s c a l eu n d e r g r o u n dp r o j e c t sh a v ea p p e a r e di nf _ e e e n ty e a r s ，f o ri n s t a n c es u c hal o to ff i e l d sa st h et u n n e l ，r m l w a y ，h i g h w a y ，m i n e ，w a t e ra n de l e c t r i c i t y ，n a t i o n a ld e f e n s e ，u r b a ns u b w a ya n du r b a nc o n s t r u c t i o n ，e t c ，T h es u r g es h a f to fF U T A N Gp o w e rs t a t i o no r i g i n a l l yi nt h eg e o l o g i c a lc o n d i t i o nc o m p l i c a t e d l y ,a n di n t e r n a ld i a m e t e ra n dd e p t ha r er e l a t i v e l yh e a v y , k n o w na st h ef i r s tw e l lo fA s i a a sau n d e r g r o u n ds t r u c t u r e ，w h i c hi sd i f f e r e n tf r o mt h eg r o u n ds t r u c t u r e ，s e c u r i t ya n ds t a b i l i t yo fa n a l y z i n ga n ds t u d y i n gt h eu n d e r g r o u n ds t r u c t u r en o tm e r e l yr e l a t et os t r u c t u r e ，s t i l lc l o s e l yr e l a t e dw i t ht h ee n v i r o n m e n ta r o u n d t h eg e o l o g i c a lc o n d i t i o no ft h ep r o j e c t ( n a t u r a lr o c kb o d y ) a n dc o n s t r u c t i o nc o u r s e ，n a m e l yt h es t a b i l i t yo f t h ec o u n t r yr o c ki n f l u e n c e st h es e c u r i t yo ft h eu n d e r g r o u n ds t r u c t u r eg r e a t l y S oc o r r e c ts t a b i l i t ya n a l y s i si st h ea s s u r a n c et h a ti sd e s i g n e da n dc o n s t r u c t ss a f e l y U n d e r g r o u n ds t r u c t u r e sc a l c u l a t ed e v e l o p m e n to ft h e o r yh a v eah i s t o r yo fo v e ro n eh u n d r e dy e a r sa l r e a d y , i th a sa l r e a d yp r e s e n t e dal a r g en u m b e ro fa n a l y s i sr o c kp r o j e c ts t a b i l i t ym e t h o d si nr o c km e c h a n i c sn O W N om a t t e rw h i c hk i n do fm e t h o d s ，n e e dt h em e c h a n i c sp a r a m e t e ro fi n t r o d u c t i o nc o U R t r yr o c ka tf i r s t b u tB e c a u s eo fn a t u r a lr o c kc o m p l e x i t y ，b o d yo fi t s e l f ，a n ds u r v e yt e c h n o l o g i c a lr e s t r i c t i o no fm e a n sl i v ea tp r e s e n Lm a k em e c h a n i c so fc o u n t r yr o c kp a r a m e t e rd i f f i c u l tt oc o n f i r m ，i ti sd i f f i c u l tt oj u d g es e c u r i t yo f p r o j e c t W i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o ns c i e n c e ，a g a i n s tt oi si ts o l v et h i sp r o b l e m叫j I 大学硕 哮位论文g e tt h en e wt h i n k i n go u to ft og i v ea n a l y t i c a lm e t h o d ，i nt h i sp a p e r , u t i l i z e so n t h e - s p o tm o n i t o r i n gd a t aa n di d e n t i f i c a t i o no fs y s t e m sm e t h o dt oc o n f i r mt h em a t e r i a lp a r a m e t e ro ft h ec o u n t r yr o c k T h e nc a r r yo nf i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s ，t Oc o n f i r mt h ee x c a v a t i o ns t a b i l i t yo ft h ep r o j e c to nt h i sb a s i s C o m b i n et h ef i n i t ee l e m e n tm e t h o da n dn e u r a ln e t w o r km e t h o dt o g e t h e rt os o l v el a r g e s c a l er o c ks o i lp r o j e c ts a f ea n a l y s i so fp e r f o r m a n c et ou s ef o r ；i ti sam a i na c h i e v e m e n to ft h i sp a p e r S u m m a r i z ec o n c r e t e l y ：( 1 ) S e tu ps u r g es h a f tt h r e e d i m e n s i o n a lf i n i t ee l e m e n tm o d e l ，c o m b i n eo n - t h e - s p o tm o n i t o r i n gd a t aj u d g et h ef e a s i b i l i t yo fc a l c u l a t i n gm o d e l T oa d o p ti se v e nt od e s i g nb yt h o u g h to fl a w , c h o o s ed i f f e r e n tm a t e r i a lp a r a m e t e ro f ( E l a s t i cm o u l d Ea n dp a s s i o nr a t i o -