基于kriging模型的隧道围岩稳定性分析

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1、湖南大学硕士学位论文基于Kriging模型的隧道围岩稳定性分析姓名：张鹏申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：苏永华20090515基于Kriging模型的隧道丽岩稳定性分析摘要一般工程结构稳定可靠度分析主要步骤是首先选出随机参数的最优分布，然后建立结构功能函数方程进行可靠度计算。但是复杂结构在力学机理上具有独特特征，导致结构功能函数是高度复杂函数或隐函数，给结构的可靠度计算带来很大的困难。在地下工程领域中，由于岩土工程存在模型不确定性、岩体本身性质的不确定性以及统计的不确定性，使这一点尤为突出。近年来，地下工程结构稳

2、定可靠度理论有了长足进步，先后引入了一次二阶矩法，蒙特卡洛法，有限差分法，响应面法等。文中将把地质学中的Kriging算法引入地下工程结构稳定可靠度理论中，从而发展地下工程结构稳定可靠度理论。首先，在考虑岩体扩容和塑性软化的围岩变形理论的基础上提出围岩变形压力发展过程为四个阶段，增加了塑性．分离阶段；并推导最小支护阻力pamin的表达式，建立了隧道围岩稳定极限平衡方程。其次对试验设计方法进行分析，指出拉丁超立方与Kriging算法相结合能够取得较好的结果。再次详细分析了Kriging算法的原理与运算方法，运用Excel和M

3、atlab软件编制了一套Kriging算法程序。最后将拉丁超立方试验设计方法与Kriging算法相结合，运用文中编制的Kriging算法程序，在文中建立的隧道围岩稳定极限平衡方程的基础上，对张家界梨子坪隧道进行实例分析，计算出了该隧道某段围岩稳定可靠度，并将结果与差分法、蒙特卡洛法的计算结果相比较，验证该方法的正确。并利用Kriging算法对隧道围岩位移进行预测分析，将预测分析结果与DGM(2，1)和Verhulst预测分析方法所得到的结果相比较，验i正Kriging算法可以运用在隧道围岩位移预测分析上，并能获得较理想的结

4、果。关键词：Kriging算法；可靠度；拉丁超立方；极限平衡方程；差分法；Monte—CarIO模拟法；隧道围岩位移预测分析lIAbstractThegeneralengineeringstructurestablereliabilityanalysishastwomainsteps·First．selectthemostsuperiordistributionoftherandomparameter，secondestabllsnstructurefunctionfunctionalequationtocarryonre

5、liabilitycomputation·ButthemuRipllestructurehastheuniquecharacteristiconmechanicsmechanism，causesthestructurefunctiontobethehighlycomplexfunctionortheimplicitfunction，bringsthevervmajordifficultyforthestructurereliabilitycomputation·Intheunderstructureworkdomain，a

6、saresultofthegroundprojeetexistencemodeIuncertaintv，therockmassitselfnature’Suncertaintyaswellasthestatisticaluncertainty,causesthispointoutstandingly．Inrecentvears，theunderstructureworkstructurestablereliabilitytheoryhadmadegreatstrides，hasintroducedasecondmoment

7、lawsuccessively，theMonte．Carlolaw,finitedifferencemethod，responsesurfacelawandSOon·InthisarticleKrigingalgorithmofgeologywasintroducedtotheunderstructureworkstructurestablereliabilitytheory，thusdevelopedtheunderstructureworkstructurestablereliabilitytheory．First，i

8、ntheadjacentformationdistortiontheoryfoundationwhichthisarticleintheconsiderationrockmassdilatancyandtheplasticitysoftenproposedthattheadiacentformation