[發(fā)明專利]一種隧道軟弱圍巖力學參數(shù)的非線性反演分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710779350.6
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107506557A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 陳孟沖;孫鈞;朱漢華;欽亞洲
• 申請（專利權）人: 寧波市交通規(guī)劃設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 張法高,傅朝棟

1.一種隧道軟弱圍巖力學參數(shù)非線性反演分析方法，其特征在于：實施步序如下：

S1：針對目標隧道在ABAQUS軟件中建立有限元模型，并按預設模型初始設定模型參數(shù)，按照該隧道的實際開挖施工工序進行模擬；

S2：根據(jù)目標隧道待反演斷面處圍巖位移增量的非線性表達式，在UCODE軟件內(nèi)建立該斷面處圍巖參數(shù)的反演目標函數(shù)，并將待反演力學參數(shù)的初始值分別讀入UCODE軟件和ABAQUS軟件中，待反演力學參數(shù)包括隧道圍巖彈性參數(shù)E、ν和塑性參數(shù)c、φ；

S3：調(diào)用ABAQUS軟件進行對待反演斷面監(jiān)測點的位移作模擬計算，模擬計算完成后將位移模擬計算結果讀入UCODE軟件，UCODE軟件同時讀入待反演斷面處監(jiān)測點實測位移的變化值，并使其與所述的位移模擬計算結果進行比較，通過迭代優(yōu)化，獲得一組使所述的目標函數(shù)值達到最小的待反演力學參數(shù)的解；

S4：根據(jù)預設的收斂條件，判斷待反演力學參數(shù)的解是否達到最優(yōu)值；若已達到最優(yōu)值，則終止下一輪迭代，并調(diào)用ABAQUS軟件進行最后一次有限元計算；若反演參數(shù)仍未達到最優(yōu)值，則更新待反演力學參數(shù)的初始值后，重新返回S3進行下一輪迭代計算。

2.如權利要求1所述的隧道軟弱圍巖力學參數(shù)非線性反演分析方法，其特征在于，在ABAQUS軟件和UCODE軟件之間設置接口程序，使兩者的結果數(shù)據(jù)能夠被相互調(diào)用。

3.如權利要求1所述的隧道軟弱圍巖力學參數(shù)非線性反演分析方法，其特征在于，所述的S1具體為：

S101：在ABAQUS軟件中，建立目標隧道待反演斷面的有限元模型，并依據(jù)該隧道斷面處圍巖變形位移實際監(jiān)測點的布設位置，在模型中對應位置設置模擬監(jiān)測點；

S102：在ABAQUS軟件內(nèi)設置包括模型的材料屬性、邊界條件、開挖工序在內(nèi)的參數(shù)，其中材料屬性中的相關力學參數(shù)設置為圍巖待反演參數(shù)的初始值，模型邊界條件為底部限制x、y兩方向位移，兩側(cè)限制x方向位移；開挖工序為先挖上臺階，再挖下臺階。

4.如權利要求3所述的隧道軟弱圍巖力學參數(shù)非線性反演分析方法，其特征在于，所述的S2具體為：

S201：建立待反演斷面處圍巖位移增量的非線性表達式，形式如式(1)所示：

Y＝f(a,b)+e(1)

式中，Y為隧道圍巖位移實測真實值增量；a為模型的已知參數(shù)向量；b為模型的待反演參數(shù)向量；e為誤差向量；f(a,b)為數(shù)值模擬計算得到圍巖各測點的位移增量，為關于a、b的非線性函數(shù)；

S202：基于式(1)，在UCODE軟件內(nèi)建立待反演斷面處圍巖參數(shù)的反演目標函數(shù)s(b)，形式如式(2)所示：

s(b)＝(Y-f(a,b))^Tω(Y-f(a,b))(2)

式中，ω為各監(jiān)測點對應的權重矩陣；

S203：將待反演斷面處圍巖的待反演力學參數(shù)E、v、c、的初始值讀入UCODE軟件，并通過接口程序?qū)⒏鲄?shù)的初始值讀入有限元模型，供ABAQUS軟件調(diào)用。