[发明专利]岩体力学参数联合求解方法及装置

说明书

本发明提供基于自适应粒子群算法的岩体力学参数联合求解方法及装置，能够实现对多区域岩体参数的准确获取以及对工程运行状态的及时评估。方法包括：S1、获取监测数据；S2、自适应粒子群算法求解：基于有限元数据和获取的监测数据构建变形模型；初始化粒子群算法；将变形模型作为目标函数，将每个粒子的位置信息输入目标函数可获得适应度值，其值越小代表与岩体实际变形、渗流的接近程度越高，岩体参数越接近真实值；根据粒子在搜索空间中的位置，按照相对距离划分子种群，然后确定子种群个数；进行粒子群算法的迭代计算；S3、岩体参数的获取：取出整个种群中具有最小适应度值的粒子，该粒子的位置即为求解的所有岩体力学参数。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种基于改进的自适应粒子群算法的岩体力学参数联合求解方法及装置。

背景技术

岩体的渗流、变形和受力状态是岩土工程分析的重点内容，准确的岩体力学参数是进行物理试验和数值模拟分析的基础。由于岩体的非均匀性，室内试验或现场测试获得的参数具有较大的离散性和不确定性，同时工程在正常运行状态下无法进行物理试验确定内部岩体的参数，更无法捕获参数随时间变化的信息。根据岩体变形或渗流的监测数据进行反分析，挖掘其中的岩体参数信息，可以有效解决该问题。

当前在岩土工程中使用的反分析算法，一般需要反复手动调整参数，此外，由于本构模型的非线性程度高以及待求解参数的数量较多，算法易陷入局部最优解，一般仅能求解少量参数，不能考虑工程多区域的变形协调。这些反分析算法在过多人为介入的情况下搜索效果不佳，不仅费时费力，而且采用这些参数进行物理试验和数值模拟计算的结果与监测数据相差较大，无法准确获取工程应力、变形和渗流情况，更无法进行工程预测。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供基于改进的自适应粒子群算法的岩体力学参数联合求解方法及装置，对于高非线性、高维度问题具有求解精度高、运行速度快、性能稳定的特点，能够实现对多区域岩体参数的准确获取以及对工程运行状态的及时评估。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

方法

本发明提供的基于改进的自适应粒子群算法的岩体力学参数联合求解方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、数据获取：

S1.1、选择岩土工程中一块或多块研究区域，获取该区域的变形或/和渗流监测数据；

S1.2、根据岩土本构模型或/和渗流模型选取待求解的弹塑性参数或/和渗透参数；

S2、自适应粒子群算法求解：

S2.1、基于有限元数据和步骤S1.1获取的监测数据构建变形模型：

式中，x₁，x₂，...，x_p为待反演的岩体力学参数；m为监测断面的个数；n为断面上监测点的个数；u_ij为断面上第i个监测断面上第j个监测点的有限元计算值；u_ij^*为相应的实测值；w_i为第i个监测断面的权重系数；