1 绪论 1
1.1 反分析问题的提出 1
1.2 反分析法的基本概念及分类 2
1.2.1 几个基本概念 2
1.2.2 反分析法的分类 3
1.3 反分析法的发展历史及现状 6
1.4 当前反分析存在的问题 8
1.4.1 对施工过程的模拟问题 9
1.4.2 非线性模型解的适定性问题 9
1.4.3 反分析方法的实用性问题 10
1.5 本书的研究思路与内容 10
1.5.1 研究思路 10
1.5.2 研究内容 11
2 参数对位移的灵敏度分析 12
2.1 引言 12
2.2 灵敏度分析思路与研究方案 13
2.2.1 灵敏度的定义 13
2.2.2 分析思路与研究方案 13
2.3 分析模型 15
2.3.1 建立数值模型 15
2.3.2 荷载模拟 16
2.4 圆形洞室参数灵敏度分析 16
2.4.1 弹模E的灵敏度分析 16
2.4.2 泊松比μ的灵敏度分析 18
2.4.3 凝聚力c的灵敏度分析 19
2.4.4 内摩擦角φ的灵敏度分析 20
2.4.5 侧压力系数λ的灵敏度分析 21
2.5 城门洞形洞室参数灵敏度分析 22
2.5.1 弹模E的灵敏度分析 23
2.5.2 泊松比μ的灵敏度分析 24
2.5.3 凝聚力c的灵敏度分析 25
2.5.4 内摩擦角φ的灵敏度分析 26
2.5.5 侧压力系数λ的灵敏度分析 27
2.6 小结 28
3 仿真反分析方法研究 30
3.1 数值仿真分析 30
3.2 仿真反分析 30
3.3 仿真模拟方法 31
3.3.1 施工过程模拟 31
3.3.2 支护措施模拟 33
3.4 仿真反分析的目的及实现步骤 33
4 弹塑性反分析研究 35
4.1 引言 35
4.2 弹塑性反分析的思路 35
4.2.1 研究背景 35
4.2.2 研究思路 36
4.3 目标函数 37
4.4 弹性反分析方法 37
4.4.1 平面问题中圆形洞室的弹性解析解答 38
4.4.2 圆形洞室基于解析理论的弹性反演方法 39
4.4.3 推广应用研究 41
4.4.4 弹性反演算例 46
4.5 强度参数反分析方法 47
4.5.1 强度参数反分析概述 47
4.5.2 强度参数反演方法探讨 48
4.5.3 强度参数反演算例 51
4.6 弹塑性反演参数可靠性初步研究 52
4.7 小结 57
5 围岩稳定性评价方法 58
5.1 引言 58
5.2 方法说明 58
5.3 按经验公式 58
5.4 按规范推荐 59
5.5 由芬纳公式推导 59
5.6 按修正的芬纳公式推导 60
5.7 现场量测经验 61
5.8 小结 61
6 工程验证 63
6.1 引言 63
6.2 工程概述 63
6.2.1 某水利枢纽工程 63
6.2.2 某水电站引水隧洞 63
6.2.3 某引水工程水库导流洞 64
6.3 应用研究 64
6.3.1 现场量测设置 64
6.3.2 应用与检验思路 66
6.4 某水利枢纽工程导流洞 66
6.5 某水电站引水隧洞 68
6.6 某引水工程水库导流洞 70
6.7 小结 72
7 工程实例一——某工程1＃、2＃导流洞安全监测与反演分析 73
7.1 引言 73
7.2 地质概况 73
7.2.1 1＃导流洞 73
7.2.2 2＃导流洞 75
7.3 测点布置与监测断面 77
7.3.1 收敛观测 77
7.3.2 多点位移计 80
7.3.3 锚杆应力计 81
7.3.4 钢拱架应力计 81
7.3.5 喷层应力计 82
7.3.6 渗压计 83
7.3.7 沉降观测 83
7.4 围岩稳定判断标准 84
7.4.1 洞周收敛速度 84
7.4.2 最大洞周位移 84
7.4.3 允许沉降量计算 85
7.4.4 规范中的规定 85
7.5 监测实施方案 86
7.5.1 监测项目设置及监测频次 86
7.5.2 现场监测注意事项 87
7.5.3 洞内仪器施工方法 88
7.6 仿真反演分析 90
7.6.1 2＃导流洞0＋327.6 90
7.6.2 2＃导流洞0＋426.5 91
7.6.3 1＃导流洞0＋162.0 92
7.6.4 1＃导流洞0＋211.0 93
7.6.5 1＃导流洞0＋583.6 93
7.6.6 1＃导流洞0＋101.0 94
7.6.7 2＃导流洞0＋084.2 95
7.7 基于反分析成果的支护安全性判断与衬砌优化设计 97
7.7.1 2＃导流洞0＋327.6 97
7.7.2 2＃导流洞0＋426.5 98
7.7.3 1＃导流洞0＋162.0 99
7.7.4 1＃导流洞0＋211.0 100
7.7.5 1＃导流洞0＋583.6 101
7.7.6 1＃导流洞0＋101.0 105
7.8 小结 109
8 工程实例二——某工程隧道安全监测与反演分析 110
8.1 工程地质概况 110
8.2 仪器埋设及监测 111
8.2.1 监测方案 111
8.2.2 监测仪器安装和埋设 113
8.2.3 安全监测与数据处理 118
8.2.4 监测资料的整编与初步分析 118
8.3 围岩稳定性与安全性评价方法 121
8.3.1 根据收敛变形对围岩稳定性进行评述 121
8.3.2 支护结构安全评判指标 121
8.3.3 变形监测与内力监测成果综合利用 122
8.4 基于现场监测的反演分析 123
8.4.1 反分析技术路线 123
8.4.2 有限元模型的建立 123
8.4.3 028＋686.0断面反演分析 123
8.4.4 K1028＋893.0断面反演分析 131
8.5 结论 138
8.5.1 现场安全监测结论 138
8.5.2 反演分析结论 139
9 工程实例三——某工程引水发电洞、泄洪洞安全监测与反演分析 141
9.1 工程概况 141
9.2 隧洞地质概况 141
9.2.1 1＃引水发电洞 142
9.2.2 2＃引水发电洞 142
9.2.3 3＃引水发电洞 142
9.2.4 4＃引水发电洞 142
9.2.5 1＃泄洪洞龙抬头段 142
9.2.6 2＃泄洪洞龙抬头段 143
9.3 监测方案与仪器布设 143
9.3.1 监测方案 143
9.3.2 洞内收敛监测 145
9.3.3 锚杆内力监测 150
9.3.4 钢拱架应力监测 152
9.3.5 喷层应力监测 154
9.3.6 围岩深部位移监测 156
9.4 围岩稳定性与支护结构安全性评判 157
9.4.1 泄洪系统龙抬头段围岩稳定性与支护结构安全性评判 157
9.4.2 引水系统围岩稳定性与安全性评价 159
9.5 仿真反演分析 161
9.5.1 反演分析实例与成果 161
9.6 小结 171
10 结论与展望 172
10.1 参数对围岩位移的灵敏度分析 172
10.2 仿真反分析思路与方法 172
10.3 弹塑性反分析研究 173
10.4 围岩稳定性评价方法 173
10.5 展望 173
参考文献 174