基于非稳定渗流过程的岩体渗透特性反演分析.pdf

第 34 卷 第 2 期 岩石力学与工程学报 Vol.34 No.2 2015 年2 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Feb.，2015 基于非稳定渗流过程的岩体渗透特性反演分析 1，2 1，2 1，2 1，2 刘 武 ，陈益峰 ，胡 冉 ，周创兵 (1. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072 ；2. 武汉大学 水工岩石力学教育部重点实验室，湖北 武汉 430072) 摘要：考虑岩土体渗流场在工程施工及运行过程中的动态特征，依据水头和流量 2 类测点的实测时间序列数据， 建立基于正交设计、非稳定渗流正分析、BP 神经网络和遗传算法相结合的非稳定渗流场反演分析方法，在一定程 度上体现了多目标优化、全过程反演的特点，较好地解决了岩体渗透系数反分析的唯一性与可靠性问题。为了避 免在反问题中由于利用水头和流量 2 种类型观测资料所带来的量纲问题，将水头和流量时间序列数据误差项归一 化后构造量纲一化的目标函数，并在目标函数中引入权系数 w，从而避免寻优时某一类型观测信息占优。针对长 河坝水电站基坑施工期涌水问题，根据施工期各渗压计、基坑渗漏量实测时间序列资料和上游河水变化过程曲线， 采用上述方法反演了坝基岩土体的渗透系数。反演分析结果表明：渗压、流量测点的实测和计算时间序列数据吻 合较好，反演给出的各岩土体渗透系数与现场钻孔压水试验得到的岩体渗透特性分级相符，从而论证了该反演分 析方法的可行性和反演结果的可靠性。研究结果为进一步评价大坝正常蓄水后坝基防渗体系的有效性提供了依据。 关键词：岩石力学；反分析；正交设计；非稳定渗流；BP 神经网络；遗传算法；长河坝水电站 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2015)02 –0362 –12 BACK ANALYSIS OF ROCK PERMEABILITY WITH CONSIDERATION OF TRANSIENT FLOW PROCESS 1，2 1，2 1，2 1，2 LIU Wu ，CHEN Yifeng ，HU Ran ，ZHOU Chuangbing (1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science ，Wuhan University，Wuhan，Hubei 430072 ， China；2. Key Laboratory of Rock Mechanics in Hydraulic Structural Engineering ，Ministry of Education ，Wuhan University， Wuhan，Hubei 430072 ，China) Abstract ：A new approach for back analysis the rock/soil permeability based on the transient flow was developed considering the transient nature of the seepage flow in rocks and soils during construction and operation of engineering works. The prop