59500字论文范文集合卡尔曼滤波信息同化方法中地质力学参数空之间变异性的讨论

论文类型：论文范文

论文字数：59500字

论点：岩土,参数,滤波

论文概述：

本文为岩土论文，主要论述岩土参数值的空间分布具有明显的随机性与结构性，不同尺度及不同方向上的连续性与非连续性变化特性也不尽相同，这种客观存在的空间变异性是最优估计方法得以

论文正文：

第一章导言

 1.1 研究背景和研究意义随着矿产资源勘探开发、能源开发、交通运输工程、城市建设和地下空间发展的需要，岩石工程的规模越来越大，所涉及的岩石力学问题也越来越复杂，并对岩石力学提出了更高的要求，使岩石力学面临许多前所未有的问题和挑战，急需发展和提高岩石力学理论和方法的研究水平，以适应工程实践的需要。传统的岩石力学分析方法，包括理论分析和数值方法，多是一种正向思维或确定性思维，即从事物的必然性出发，根据试验建立模型和本构关系，在特定的有限的条件下求解。反映在参数的研究上就是取样、设计试验、测定、结果分析；反映在模型的研究上就是根据已有的公理、定理或理论，再加上特定条件下的假设，通过推演得到结果。....... 1.2 岩土力学参数的非确定性估计研究现状国内外众多研究者采用不同的方法对反分析法及其应用作了大量的研究。反分析法根据反分析时的基础信息不同，可分为应力反分析、位移反分析和混合反分析等[5]。其中，位移反分析按其采用计算方法的不同又可分为解析法、数值法。解析反分析法仅适用于简单几何形状和边界条件问题的反演，对于复杂岩土工程，很难广泛应用。数值法根据反分析的过程不同，可分为逆解法、直接法和图谱法。逆解法是正分析的逆过程，该法基于各点位移与弹性模量成反比，与荷载成正比的基本假设，因此仅适用于线弹性等比较简单的问题。直接法又称为直接逼近法、优化反演法，它是把参数反演问题转化为一个目标函数的寻优问题，利用常用的寻优方法（单纯形法、复合形法、变量替换法、共轭梯度法、罚函数法、Powell 法等）获得“最佳值”，该方法缺点是通常需给出待定参数的试探值或分布区间等，同时，计算工作量大，解的稳定性差，待定参数较多时，缺陷尤为明显。........ 第二章卡尔曼滤波方法 2.1 引言20 世纪 70 年代提出的岩土工程位移反分析，将计算机技术、数值分析方法、最优化设计和现场位移测量相结合，来反演岩土工程材料物性参数、初始应力状态和结构响应，为解决岩土工程的稳定性分析和设计中最棘手的计算参数的确定问题提供了一个独特而实用的方法。传统的反演分析方法多只局限于确定性逆问题的求解，把岩土介质体在初始地应力和后续开挖荷载作用下的变形历程及其力学状态转换视为静止的，确定性的过程来简化处理。当前位移反分析中普遍的作法是：将位移逐渐收敛时的某一时刻ct 的位移观测量ctu 作为输入数据，代入反演程序中，计算该时刻的岩土物性参数。显然，它所考虑的是某一确定性的值，所求得的岩土物性参数是这一瞬时的量值；未考虑岩土变形初期到所考虑时刻这区间位移量以及诸参数的动态误差对计算结果的影响。......... 2.2 标准卡尔曼滤波 2.2.1 滤波和卡尔曼滤波时间序列的推定问题一般有三种形式。取tx 发射信号（随机过程状态估计量），tz 为接收信号（观测值），tZ 为从时刻零到 t 观测数据的集合体。如图 1 所示，当 m >0时，求信号tmx+的估计值tmx+∧称为预测问题；当 m =0时，求tx 的估计值tx∧称为滤波问题；当 m