[發(fā)明專利]小型滑移式危巖體主控結構面力學參數(shù)識別方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011055914.X
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112182888B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設計）人: 蘇國韶;黃杰;蔣劍青;許華杰;張研;羅丹旎;粟明杰;藍蘭
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/00;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 南寧市吉昌知識產權代理事務所(普通合伙) 45125
• 代理人: 林鵬

本發(fā)明公開了一種小型滑移式危巖主控結構面力學參數(shù)識別方法及裝置，該方法主要解決了傳統(tǒng)方法在力學參數(shù)獲取過程中參數(shù)準確性較低，經濟性較差等問題。包括以下步驟：步驟S1：測定危巖體與主控結構面的幾何物理參數(shù)。步驟S2：監(jiān)測危巖體關鍵位置點位移；步驟S3：建立危巖體數(shù)值模型；步驟S4：利用蚱蜢群優(yōu)化算法GOA反演出危巖主控結構面力學參數(shù)；步驟S5：根據(jù)時變位移值更新主控結構面力學參數(shù)。本發(fā)明可用于小型滑移式危巖主控結構面力學參數(shù)的快速確定，特備適用于不具備專業(yè)背景知識和管理經驗的相關技術人員的使用。

技術領域

本發(fā)明屬于巖土工程技術領域，涉及小型滑移式石灰?guī)r危巖體主控結構面關鍵力學參數(shù)快速識別優(yōu)化方法及裝置。

背景技術

我國地域遼闊，我國屬于多山區(qū)國家，極易受到危巖落石，崩塌等地質災害的影響。山區(qū)地質災害由于它的突發(fā)、快速、大規(guī)模破壞性等特性，給社會造成來了巨大的災害。通常在原生巖體中存在著大量的天然不連續(xù)面，稱為結構面既有原生地質生成的因素，也有次生外界荷載作用的成因。一個危巖體內眾多的結構面中，起主導作用的結構面只有一個，即為：主控結構面。主控結構面的承載能力由結構面的關鍵力學參數(shù)所決定，因此獲取主控結構面的關鍵力學參數(shù)對于危巖體的穩(wěn)定性分析具有決定性。

主控結構面的承載能力對于危巖體的穩(wěn)定性具有重要的意義，因此主控結構面上的力學參數(shù)是小型滑移式危巖體穩(wěn)定性分析的重要參數(shù)，它決定了危巖體的破壞方式，當前通過現(xiàn)場實驗鉆取、經驗估計等傳統(tǒng)方法獲取主控結構結構面關鍵力學參數(shù)方法在準確性和便利性等方面存在嚴重不足。

針對上述獲取參數(shù)方法的不足，需要一種新的獲取主控結構面力學參數(shù)的方法，既能準確的對結構面的參數(shù)進行計算分析，同時還具有操作上的便利性。

小型滑移式石灰?guī)r危巖體具有巖體物質成分復雜，巖體體型不規(guī)則、結構面形狀不規(guī)則等特，使得進行參數(shù)反分析問題求解時，目標函數(shù)標函數(shù)往往是一個高度復雜的隱式非線性多峰值函數(shù)。采用傳統(tǒng)的優(yōu)化方法求解往往只能獲得局部最優(yōu)解，近年來，采用遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法、差分進化算法等隨機全局優(yōu)化算法求解優(yōu)化反分析問題成為了一種趨勢。

蚱蜢群智能全局算法(Grasshopper Optimization Algorithm，GOA)是于2017年提出一種新的優(yōu)化算法。研究表明，和遺傳算法、粒子群、差分進化算法等隨機全局優(yōu)化算法相比，GOA算法全局尋優(yōu)能力更強、收斂速度更快、輸入?yún)?shù)更少。GOA算法的尋優(yōu)過程由全局尋優(yōu)過程與局部尋優(yōu)過程組成，能有效減小局部尋優(yōu)過程的目標函數(shù)調用次數(shù)。

本發(fā)明專利所提出的小型滑移式危巖體主控結構面關鍵力學參數(shù)快速識別方法是一種利用現(xiàn)場監(jiān)測信息結合數(shù)學優(yōu)化算法共同確定主控結構面參數(shù)的有效方法：根據(jù)現(xiàn)場獲得實測數(shù)據(jù)，參數(shù)反演問題轉換為數(shù)學上的無約束優(yōu)化問題，將計算位移值與監(jiān)測位移值之間的差別作為目標函數(shù)，將主控結構面關鍵力學參數(shù)作為優(yōu)化變量，通過某種優(yōu)化方法求解優(yōu)化問題，獲得最優(yōu)解。此方式降低了獲取結構面力學參數(shù)的復雜程度，為有效解決當前小型巖溶危巖體主控結構面關鍵力學參數(shù)獲取不便，對于力學參數(shù)精確度較低等問題提供了一條有效新途徑。

發(fā)明內容

本專利針對巖溶地區(qū)的小型滑移式危巖體的主控結構面力學參數(shù)獲取困難，參數(shù)計算結果不精確等問題，提出了GOA優(yōu)化算法結合數(shù)值分析軟件反演主控結構面力學參數(shù)的方法。

為此本專利申請的第一個目的在于提出一種全新的小型滑移式危巖體的主控結構面力學參數(shù)獲取的方法，方法技術方案如下：

一種小型滑移式危巖主控結構面力學參數(shù)識別方法，本發(fā)明方法的流程圖如圖1所示，包括以下步驟：

步驟S1：測定危巖體與主控結構面的幾何物理參數(shù)；

步驟S2：監(jiān)測危巖體關鍵位置點位移；

步驟S3：建立危巖體數(shù)值模型；

步驟S4：利用GOA算法反演出危巖主控結構面力學參數(shù)；