用蒙特卡羅方法對隧道圍巖穩(wěn)定的可靠性分析_第1頁
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1、用蒙特卡羅方法對隧道圍巖穩(wěn)定性的可靠性分析奚家米楊更社摘要:討論改進的蒙特卡羅方法的優(yōu)點和可行性在隧道圍巖穩(wěn)定性的可靠性分析的應用。在對隧道圍巖確定性分析的基礎(chǔ)上,對圍巖穩(wěn)定性的可靠性計算方法來自改進蒙特卡羅方法。計算方法考慮隨機的相關(guān)參數(shù),因此滿足相關(guān)性參數(shù)。該方法能夠合理確定圍巖穩(wěn)定的可靠性。計算結(jié)果表明該方法是一種科學的方法對圍巖穩(wěn)定的鑒別和檢查。關(guān)鍵字:可靠性、圍巖、蒙特卡羅、支撐介紹:目前評價隧道圍巖穩(wěn)定性通常采用工程類比法和

2、經(jīng)驗支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全程度根據(jù)安全系數(shù)來設(shè)計。由于不確定性參數(shù)的計算、失效機理和失效模式與圍巖的穩(wěn)定性有關(guān),雖然安全因素都是一樣的但是由于不同圍巖結(jié)構(gòu)安全程度是多樣的?,F(xiàn)行方法將導致修復率越高的隧道設(shè)計的可靠性越低,所以這影響了生產(chǎn)力和提高維修成本??煽啃苑治龇椒ㄍㄟ^安全的概率對隧道圍巖的穩(wěn)定性進行評估。該方法可以考慮的不確定性因素有井下工作的固有的不完全性和多樣性。而且這種方法可以修改用安全系數(shù)來評價圍巖穩(wěn)定性的不合理因素的確定性分

3、析。最近許多成功經(jīng)驗已經(jīng)用在了隧道圍巖和支護結(jié)構(gòu)的可靠性研究,然而還有很多關(guān)于可靠性計算方法的問題亟待解決。1.改進的蒙特卡羅方法1.1蒙特卡羅方法蒙特卡羅法是一種基于概率論與數(shù)理統(tǒng)計近似的數(shù)值方法可靠性可以得到解決通過隨機模擬試驗和統(tǒng)計檢驗。假設(shè)極限狀態(tài)方程對圍巖穩(wěn)定性可靠性的計算原理分別對圍巖的失效概率12()0ngxxx??基本變量與巖石穩(wěn)定相關(guān)。根據(jù)來計12nxxx?ix1()(12)iixixFrin????算,是關(guān)于基本變量

4、的分布函數(shù)是用計算機的余方法計算所產(chǎn)生()ixiFxixir的隨機序列;m是相對應的大量小于零結(jié)果;M是大量的計算結(jié)果與相一致。irir2.隧道圍巖穩(wěn)定性的可靠性分析2.1隧道圍巖的穩(wěn)定性的基本準則和標準隧道圍巖的破壞機理和破壞模式與許多因素相關(guān)然而它可以被歸結(jié)為三個原則:應力、位移和剪切應變準則。剪切應變準則采用圍巖的穩(wěn)定性的計算,這是說它是由切向應變值控制的。在三維復雜應力狀態(tài)下,轉(zhuǎn)變的圍巖元素的三種主應變運用塑料理論計算到八面體的

5、等效塑性剪切應變和比較由三軸試驗得出的巖石樣本的相應的臨界剪切應變值(當應變值匹配時巖石發(fā)生剪切強度破壞)。它的目的是來判斷元素是否被破壞(即是否進入隧道圍巖區(qū))。因此我們可以基于這一標準計算在大巖洞周圍的圍巖寬松區(qū)域大小和特定的深度范圍,然后確定圍巖的穩(wěn)定性。應用參考值軟巖石的極限應變是0.67%。所以,假設(shè)周圍洞穴的軟巖石的極限應變,可以確定元素是寬松破壞,那么巖洞是穩(wěn)定的。對于硬00.67%??巖石,極限應變是0.1%。至于這個巖

6、洞的工程應用價值,巖石的極限應變值可以通過三軸試驗探測到。2.2隧道圍巖的彈性可塑性分析計算原理圖如圖1假設(shè)如下:(1)巖石是連續(xù)彈性可塑性的各向同性和均勻粘性介質(zhì)。(2)圍巖巖體產(chǎn)量仍摩爾庫侖符合標準。(3)當圍巖發(fā)生塑性屈服時體積不壓縮,意味著。。。(4)對于巖洞,這個問題可以被視為一種平面應變的問題。(5)巖洞是圓形的,非圓形的巖洞采用等效循環(huán)的形狀完成。(6)側(cè)壓系數(shù)E=1.0,換句話說巖洞是在靜壓力下的統(tǒng)計。通過塑性理論可以知

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