岩土工程问题的反演理论与工程实践PDF电子书下载

前言 1

第一章 绪论 1

1．1 岩土工程问题计算理论的反问题 1

1．2 反演理论研究的目标未知数 5

1．3 反演分板法研究的历史与现状 8

1． 3． 1 初始地应力量测 8

1． 3． 2 扰动地压的量测 11

1． 3． 3 地层材料特性参数的测定 19

1． 3． 4 位移反分析理论的研究 23

1． 3． 5 初始地应力场的回归分析 25

1． 4 反演理论研究成果的工程应用 27

1．5 本书主要内容 30

参考文献 31

第二章 基础信息类型与采集 32

2．1 基础信息及其类型 32

2．2 地质信息和工程信息的采集 34

2．2．1 地质调查 34

2．2．2 工况采集 35

2．3 应变量测 36

2．3．1 围岩应变量测 36

2．3．2 衬砌结构的应变量测 40

2．4 位移量测 41

2．4．1 收敛位移量测 41

2．4．2 场位移量测 43

2．4．3 工程应用实例 46

2．5 应力量测 56

2．5．2 应息采集的工程实例 59

参考文献 63

第三章 弹性问题的位移反演理论 64

3．1 概述 64

3．1．1 反演理论的分类 64

3．1．2 初始地应力分布的函数表达式 66

3．1．3 弹性反演理论的研究成果与本章内容 70

3．2 正反分析法与逆反分析法原理 72

3．2．1 正反分析法 72

3．2．2 逆反分析法 74

3．2．3 基本未知参数的可辨识性 76

3．3 圆形洞室反演分析的解析解 80

3．3．1 平面问题初始地应力分量的反演计算 80

3．3．2 三维问题初始地应力分量的反演计算 82

3．3．3 算例 83

3．3．4 讨论 85

3．4 有限元法 85

3．4．1 均布初始地应力分理的反演分析 85

3．4．2 线性分布初始地应力分理的反演分析 90

3．4．3 等参元的应用 97

3．4．4 松动圈影响及双介质模型 101

3．4 边界元法 106

3．5．1 正反分析法 106

3．5．2 逆反分析法 112

3．5．3 算例验证与工程实例 115

3．5．4 与有限元法的比较 118

3．6 反演分析的耦合计算法 119

3．6．1 有限元一边界元耦合反分析法 120

3．6．2 有限元一无界元耦合反分析法 123

3．6．3 工程应用实例 127

3．7．1 E值的反演确定 130

3．7．2 μ值的反演确定 133

3．8 结构荷载的反演计算 135

3．8．1 引言 135

3．8．2 基本原理 136

3．8．3 工程应用实例 138

3．9 位移图谱法 138

3．9．1 基本原理 138

3．9．2 标准图谱反分析法 141

3．9．3 图谱反分析法 141

3．9．4 工程应用实例 145

参考文献 148

第四章 弹塑性问题的位移反演理论 148

4．1 概述 148

4．1．1 弹塑性模型及其本构方程 148

4．1．2 应变空间中的屈服函数和弹塑性矩阵 151

4．1．3 弹塑性问题位移反分析度算的方法 155

4．2 初始地应力反演分析的正算逆解带近法 156

4．2．1 三维问题 156

4．2．2 平面应变问题 161

4．2．3 算例验证 162

参考文献 165

5．1 粘弹性模型 166

5．1．1 粘弹性性态 166

第五章 粘弹性问题的反演理论 166

5．1．2 模型种类及其本构方程 167

5．2 圆形隧道二维粘弹性问题反演分析的解析解 172

5．2．1 三单元模型的解析反演分析 172

5．2．2 其他模型的解析反演分析 179

5．3 粘弹性问题反演分析的数值解 183

5．3．1 三单元模型的反演分析 184

5．3．2 其它粘性横型的反演分析 191

5．3．3 空间粘弹性问题的反演分析 194

5．4 其他粘弹性问题反演分析法 197

5．4．1 等效初应力法 199

5．4．2 准平面粘弹性问题的位移反分析原理 203

5．4．3 两步粘弹性反分析法 205

5．5．1 引言 208

5．5 基本未知参数的可辨识性 208

5．5．2 粘弹性参数反演解的唯一性 209

参考文献 212

第六章 优化反演分析法 213

6．1 概述 213

6．2 基本原理 214

6．3 弹性问题反演分析的最小二乘法优化 215

6．3．1 目标函数的建立 215

6．3．2 计算公式的推导 215

6．3．3 工程应用实例(一)：开荒坪抽水蓄能电站试验洞的三维位移反分析算 216

6．3．4 误差检验分析 219

6．3．5 工程应用实例(二)：瓦水电站试验沿反分析计算的误差检验 221

6．4 弹塑性问题反演分析的优化解 229

6．5．1 目标函数 229

6．5．2 目标函数的求解 230

6．5．3 算例和工程应用实例 233

6．6 变柔度矩隈优化反演算法 238

6．6．1 引言 238

6．6．2 基本原理 238

6．6．3 计算速度 243

6．7 基本未知参数的可辨识性 243

6．7．1 引言 243

6．7．2 计算检验方法 243

参考文献 248

第七章 摄动反演理论 249

7．1 概述 249

7．1．1 摄动法分类 249

7．1．3 摄动数值法 250

7．1．2 摄动解析法 250

7．1．4 摄动反演分析和本章内容 252

7．2 摄动反演分析原理 253

7．2．1 摄动计算式 253

7．2．2 量测方程式 254

7．2．3 反演求解方法 255

7．3 弹塑性问题的摄动反演分析 255

7．3．1 弹塑性问题的摄动分析 255

7．3．2 弹塑性问题的摄动反分析 260

7．4 粘弹性问题的摄动反演分析 262

7．4．1 均质粘弹性体的反演分析 262

7．4．2 非均质粘弹性体的反演分析 275

参考文献 281

8．1．1 参数估计与模型识别 283

第八章 模型辨识 283

8．1 概述 283

8．1．2 模型类属与工程地质勘察成果的联系 284

8．1．3 模型辨识原理 284

8．1．4 模型辨识过程 285

8．2 确定性形变场模型辨识 286

8．2．1 位移场表述及观测方程 286

8．2．2 现场位移量测误差与目标函数的分类 288

8．2．3 模型识别信自己的构成 300

8．2．4 决策量Odc 301

8．3 多介质材料的模型识别 302

8．4 模型识别可信性分析检验方法 305

8．5．1 弹塑性本构关系屈服函数的识别 307

8．5 工程应用分析 307

8．5．2 粘弹性本构模型识别 310

参考文献 313

第九章 区域初始地应力场的回归分析 314

9．1 概述 314

9．2 数据采集与整理 314

9．2．1 基础资料的采集 314

9．2．2 坐标系统的建立 315

9．2．3 应力量测值的坐标变换 316

9．2．4 原始数据的检查 317

9．3 有限元分析原理 318

9．3．1 材料模型与单元类型 318

9．3．2 计算域与有限元网格的确定 320

9．3．3 位移边界条件的形成 320

9．3．4 基本受力状态下的测点应力 321

9．4．1 引言 322

9．4 回归分析原理 322

9．4．2 多元线性回归 323

9．4．3 逐步回归分析 330

9．4．4 非线性回归分析 334

9．5 工程应用实例：小湾水电站枢纽区域地应力场的回归分析 335

参考文献 348

第十章 反分析方法的应用研究 350

10．1 概述 350

10．2 反演计算模型的工程简化 350

10．2．1 材料性态模型的工程简化 351

10．2．2 荷载分布规律假设的工程简化 353

10．3 现场量测信自己采集方案的优化 360

10．3．2 应力增量信自己采集方案的优化 361

10．3．1 位移量信息采集方案的优化 361

10．4 现场量测信息的数据处理 379

10．4．1 引言 379

10．4．2 数据整理的回归分析 381

10．4．3 空间效应对数据处理的影响 387

参考文献 390

第十一章 监控量测与反演理论 391

11．1 概述 391

11．2 隧道施工的监控量测 392

11．2．1 常规观测 393

11．2．2 试验段测试 395

11．3 监控量测信息与反演分析 397

11．4．2 施工监测过程中的位移量预报 399

11．4 位移预报原理 399

11．4．1 引言 399

11．4．3 位移预报计算的工程实例 402

11．4．4 使用阶段的位移量监测 419

11．5 大断面地下沿室的施工监控 421

11．5．1 引言 421

11．5．2 围岩地层应力分布的特点和硬岩破坏的实验研究 421

11．5．3 围岩的张性破坏区 423

11．5．4 监控准则和工程应用实例 425

参考文献 429

第十二章 位移反演理论研究的展望 430

12．1 概述 430

12．2．2 基本原理 431

12．2．1 引言 431

12．2 考虑载荷、变形不确定特性的参数反析 431

12．2．3 讨论 435

12．3 采用扩张卡尔曼滤波器的有限元反分析方法 435

12．3．1 引言 435

12．3．2 卡尔曼滤波器 436

12．3．3 扩张卡尔曼滤波器 439

12．3．4 扩张卡尔曼滤波器有限元耦合反分析 441

12．4 软土工程施工的位移反分析研究 442

12．4．1 引言 442

12．4．2 软土工程反分析计算的基本未知数 444

12．4．3 优化过程与正分析计算研究 445

12．4．4 经验模型、时间序列和灰色预测 445

参考文献 446