锚喷衬砌隧道结构稳定可靠度计算_图文

1、 ·118· 土 木 工 程 学 报 2002 ， 35 ( 1 : 6267 ( in Chinese 2011 年 算结果与蒙特卡罗法结果的对比见表 2 。 表2 Table 2 两种方法的计算结果对比 Comparison of results between proposed method and Monte Carlo simulation method 计算方法 蒙特卡罗法 本文方法 迭代次数 1 × 10 12 6 3 申玉生， 赵玉光 双连拱隧道围 岩 稳 定性的 模 糊 概 率 分 岩 土 工 程 学 报， 2005 ， 27 ( 11 : 13

2、581361 析研究J ( Shen Yusheng， Zhao Yuguang Research on fuzzy probability analysis of stability of surrounding rock in doublearch tunneling J Chinese Journal of Geotechnical 2005 ， 27 ( 11 : 13581361 ( in Chinese Engineering， 4 杨小永， 伍 法 权， 苏 生 瑞 公 路 隧 道 围 岩 模 糊 信息 分 类 岩 石 力 学 与 工程学报， 2006 ， 25 ( 1 : 的专

3、家系统J 100105 ( Yang Xiaoyong， Wu Faquan， Su Shengrui Expert system of fuzzy information for classification of surrounding rock mass in highway tunnel J Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2006 ，25 ( 1 : 100105 ( in Chinese 5 徐明新， 杨 成 永， 张 强 施 工期 隧 道 喷 混 凝 土 支 护 安 全 J 北京 交 通 大 学学报， 2008

4、， 32 ( 1 : 16 ( Xu 性评价 Mingxin，Yang Chengyong，Zhang Qiang Assessment on the safety of shotcrete lining during tunnel construction J Journal of Beijing Jiaotong University，2008 ，32 ( 1 : 16 ( in Chinese 6 祁长青， 许人平， 吴继敏， 等 基于遗传算法的隧道围岩 工 程 地 质 学 报，2008 ， 16 变形 稳 定 可 靠 性 分 析J ( 2 : 258262 ( Qi Changqing

5、，Xu Renping，Wu Jimin，et al Reliability analysis of rock mass deformation in tunnel excavation based on genetic algorithm J Journal of Engineering Geology， 2008 ， 16 ( 2 : Chinese 7 Hasofer A M， Lind N An exact and invariant firstorder reliability formatJ Journal of Engineering Mechanics， ASCE， 1974

6、， 100 ( 1 : 111121 8 Low B K，Tang W H Efficient reliability evaluation using spreadsheet J Journal of Engineering Mechanics，1997 ， 123 ( 7 : 749752 9 Hohenbichler M， Rackwitz R Improvement of second order reliability estimates by importance sampling J Journal of Engineering Mechanics， ASCE， 1988 ， 1

7、14 ( 12 : 21952199 10 Rosenblueth E Point estimates for probability moments J Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 1975 ， 72 ( 10 : 38123814 11 Rosenblueth E Two point estimates in probabilitiesJ Applied Mathematical Modelling， 1981 ， 5 ( 5 : 329335 12 Har

8、r M E Probabilistic estimates for multivariate analyses J Applied Mathematical Modelling， 1989 ， 13 ( 5 : 313318 13 Li K S Applications of the technique of rational approximation in geotechnical analysis J Computers and Geotechnics， 1992， 14( 2 : 103115 14 Mesbahi E，Pu Y C Application of ANNbased re

9、sponse surface method to prediction of ultimate strength of stiffened 258262 ( in Pf ( % 0 4023 0 4203 绝对误差: | 0 4023 0 4203 | × 100% = 0 018% 相对误差: | 0 4023 0 4203 | /0 4023 × 100% = 4 47% 由对比结果可以 看 出， 本 文 的 近 似 计 算 方法 计 算 工作量少， 迭 代 次 数少， 且 与 近 精 确 解之 间 的 相 对 误 差为 4 47% ， 精 度 可 以满足工程的 需 要

10、， 具 有一定的 实用价值。 4 结语 本文的研究 形成 了 公 路 隧 道 锚 喷 衬砌 稳 定 可 靠 度的一种分析方法， 具体创新研究成果体现在: ( 1 基于 薄 壁 圆 筒 理 论、 地层特征曲线和锚喷衬 建立了 公 路 隧 道 结构的 稳 定 可 靠 度分 析 砌力学原理， 功能函数。 ( 2 针 对 功 能 函 数 表达 式 的 高 度 非线 性 隐 式 形 式， 利用泰勒级数展开的方法， 提出了基于 FOSM 方法 的可靠度指标迭代求解格式。 ( 3 采用差分方法， 结 合 复 合 函 数 求 导 法则， 解决 了分析过程中对隐式函数求导的计算问题。 ( 4 通过 实 例 分

11、析 结 果 与 准 精 确 方法 结 果对 比， 体现了本文研究方法在 计 算 效 率、 准 确 程度 方 面 可 满 足工程要求， 该方法 为 锚 喷 支 护 结构 可 靠 度分 析 提供 了一条适用的途径。 参 考 文 献 1 施成华， 彭 立 敏， 赵丹 考 虑时 空效应 的 隧 道 开 挖 及 降 土木工程学报， 2008 ， 41 水引起的地 层 变形 计 算J ( 12 : 9196 ( Shi Chenghua， Peng Limin， Zhao Dan Calculation of stratum deformation caused by tunnel excavation

12、and dewatering J China Civil Engineering Journal， 2008 ， 41 ( 12 : 9196 ( in Chinese 2 莫勋涛， 刘 维 宁， 张 清 围 岩 的 平 均 站 立时 间 与 隧 道 初 土木工程学报， 2002 ， 35 期支护设计 压 力 的 确 定J ( 1 : 6267 ( Mo Xuntao， Liu Weining， Zhang Qing Determination of the design pressure and standup time for primary support J China Civil E

13、ngineering Journal， 第 44 卷 第3 期 苏永华等·锚喷衬砌隧道结构稳定可靠度计算 plastic flow J ·119· Tunnelling and Underground Space panelsJ Journal of Structural Engineering， ASCE， 2008 ， 134 ( 10 : 16491656 15 苏永华， 孙晓 明， 颜 永 国 基 于 极 限 平衡 的 边 坡 稳 定 概 J 工程 力 学， 2009 ， 26 率显式功能 函 数 逐 步 修正 求 解 ( 3 : 1520 ( Su Yo

14、nghua，Sun Xiaoming，Yan Yongguo Stepwise revises solution of slope stability probability by approximative explicit functional function based on limit J Engineering Mechanics， 2009 ， 26 equilibrium method ( 3 : 1520 ( in Chinese 16 Huh J，Haldar A Stochastic finiteelementbased seismic Journal of Struct

15、ural risk of nonlinear structures J Engineering，ASCE， 2001 ， 127 ( 3 : 323329 17 谭晓慧， 王建国， 吴礼年， 等 边 坡 稳 定的 非线 性 随机 有 J 岩 土工程学报， 2007 ， 29 限元加速收 敛 算 法 的 研究 ( 7 : 10301034 ( Tan Xiaohui， Wang Jianguo， Wu Linian，et al Studies on accelerating convergence method in nonlinear stochastic finite element ana

16、lysis of slope J Chinese Journal of Geotechnical Engineering， stability 2007 ， 29 ( 7 : 10301034 ( in Chinese 18 Rabcewicz L V The new Austrian tunnelling method J Water Power， 1964 ， 16 ( 11 : 453456 19 Roussev P Calculation of the displacements and Pacher s rock pressure curve by the associative l

17、aw for the fluidity- Technology， 1998 ， 13 ( 4 : 441451 20 Panet M Recommendation on the convergenceconfinement method R Paris: AFTES ， 2001 : 111 21 Duncan Fama M E Numerical modelling of yield zones in weak rocks C / / Comprehensive Rock Engineering 1993 : 4975 Oxford: Pergamon Press， 22 Hoek E Re

18、liability of HoekBrown estimates of rock mass properties and their impact on design J International Journal of Rock Mechanics and Mining Science，1998 ，35 ( 1 : 6368 23 徐干成， 白 洪 才， 郑 颖 人， 等 地 下 工程 支 护 结构M 2001 : 8793 第 1 版 北京: 中国水利水电出版社， 24 李庆扬， M 第 4 版 武 汉: 王能超， 易大义 数 值 分 析 2001 : 3541 华中理工大学出版， 25 赵国藩 工程结构可靠性理论与应用 M 第 1 版 大 1996 : 3356 连: 大连理工大学出版社， 26 张小庆， 康海 贵， 王 复 明 求 解 隐 式 功 能 函 数 可 靠 度的 J 大连 理 工 大 学学报， 2003 ， 43 ( 5 : 650一种新方法 653 ( Zhao Xiaoqing，Kang Haigui，Wang Fuming A new method for reliability problem without explicit