基于有限元和神經網絡的隧道結構可靠度研究.pdf

1、隨著我國公路建設的大規(guī)模展開，西南尤其是重慶等多山地區(qū)的隧道工程建設對設計、施工的要求越來越高。由于隧道工程的復雜性和不確定性，原有的隧道結構設計和評價方法已經不能滿足需要，故運用可行的分析方法對隧道支護結構可靠性進行評價和判斷是十分必要的。 本文結合國家自然科學基金重點項目“隧道及地下空間工程結構物的穩(wěn)定性與可靠性”(50334060)，從隧道及地下工程的模糊性和不確定性談起，在綜合評價眾多結構(構件)可靠度計算方法及其在地下

2、工程結構可靠性評判中應用的局限性和巖體及力學參數(shù)概率分布特征的基礎上，以渝湘高速公路水江至界石段石龍隧道為工程背景，對施工過程中隧道圍巖及初期支護結構力學特征進行了數(shù)值模擬，運用基于神經網絡的蒙特卡羅有限元法對初期支護結構的可靠性進行了分析研究。 本文的主要研究內容和結論如下： (1)系統(tǒng)論述了可靠指標計算的主要方法并分析了其在隧道結構等復雜系統(tǒng)可靠性評價中應用的局限性和優(yōu)缺點。綜述了神經網絡基本原理及其在巖土工程中的

3、應用，將自行編制的BP神經網絡程序應用于隧道結構可靠性研究中，實現(xiàn)了神經網絡、蒙特卡羅法及有限元方法的有機結合。 (2)結合石龍隧道勘測與試驗得出的力學參數(shù)及其概率分布特征，選定隨機變量，，，，，作為輸入，進行正交試驗設計，運用大型通用有限元程序ANSYS對隧道淺埋段施工力學狀態(tài)進行了模擬分析，獲得隧道施工中圍巖及支護結構的位移和力學特征。 (3)以有限元計算結果作為BP神經網絡學習樣本，進行網絡學習訓練，建立正確的網