浅谈岩土工程反分析方法研究现状与问题
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摘要：岩土工程的反分析方法还是一种源自于生产实践的具体需求，为我们的计算模型提供行之有效的合理参数的技术方式，我们从该项分析方法的发展历史、发展现状以及现状发展过程中存在的主要问题出发，可以采取适当的化繁为简的思路进行探讨，并不是仅仅拘泥在各种相对复杂的优化方式中而不采用非确定性的反分析方法，最终的目的还是为了可以从工程建设的具体实际出发，寻找到一种更为简便，更为实用的研究方式。
1 岩土工程反分析方法的主要发展历史以及发展现状的研究
1.1 岩土工程反分析方法的历史研究
从20 世纪70 年代开始，人们日益注重从现场测量的基本信息量向其它各类计算参数方向的研究演变，也就是我们现在常说的岩土工程的反分析方法，直到现在，在历经了三十多年的长期发展之后，也在国内外若干学者们的不懈努力之下，这种岩土工程的反分析方法理论也得到了相对长足的发展以及应用，简单来说，主要包括3 个基本发展阶段。第一个阶段主要是指从20 世纪的70 年代初到20 世纪80 年代初期，这一个时期也常常被称为岩土工程反分析方法的初级阶段，这个阶段的研究主要包括反分析理论的系统性研究以及计算方法的基本确立，还包括对于线性问题的逆反分析方式，在水电的工程中也有一定的应用。第二个阶段是指20 世纪80 年代的初期到20 世纪90 年代初期这段时间，这段时间也被称为反分析的发展阶段，这一阶段中我们采用了不同的本构关系、不同的计算方法对其进行全方位的研究，并且综合考虑到了现场已有的实测条件，对这一反分析方法的实际应用性也进行了深入的探讨，在这一阶段中呈现出来的这些特征十分有利于大规模实行工程建设。第三个阶段是指从20世纪90 年代到现在，在这个阶段中，岩土工程反分析方法针对岩土体中具体模型的辨识问题，综合考虑了岩土其本身具有的随机性中的非确定性不断发展的势头，将系统论、信息论等位移反分析方式进行深入研究，还认真思考了在施工的过程中存在的仿真反分析方式以及动态方面的施工反分析技术研究，这样的相对成熟的反分析方式在网络以及遗传性算法中都得到了相对广泛的应用。
1.2 岩土工程反分析方法的现状分析
随着岩土工程平面位移的反分析方式不断发展，我们越来越重视是三维的反分析方法，但这种三维的反分析方法主要应用在一些有弹性初始地应力以及力学参数方面的反演计算的有限元法以及边界性元法，还涉及到空间的轴对称蠕变方面的位移分析，因而，我们在针对这些问题进行研究的过程中就要进行求解引水隧道周围岩石的地应力以及部分力学参数的重新呈现，科学家们甚至开始使用参数的可辨识相关条件对围岩参数以及地应力的辨识程度进行深入探讨，继而证明了唯有参数才可以对许多分析测量点进行可辨识性的布置处理。
但是，在我们对其进行具体的分析过程中，我们也要认识到这种反分析不仅仅是针对工程范围之内的岩体初始的地应力以及力学方面的基本特征所作出的可靠性研究与评价，更重要的其实还是在于这些参数在应用到征分析以及初次的支护参数计算研究之中后，国内外的许多研究者们都渐渐认识到了这其中存在的主要问题，另外，在围岩、支护的弹性方面也进行了贴切的预测，在这种预测中甚至还加入了时空的效益可能引发的流变结果，因而从整体上来说可以方便我们针对这些已知的问题进行事先的预测与解决方式的具体探讨。
2 岩土工程的反分析方法存在的主要问题探讨
2.1 岩土工程反分析方法存在的主要问题
虽然我国的岩土工程施工的反分析方法在经历了长期阶段的努力之后取得了较好的成绩，但是基于岩石工程问题自身的复杂性，还有许多工程并不是十分完善，还是多多少少存在这样或那样的问题，在我们进行施工的过程中不可避免的还是需要对下面这些问题提出高度的重视。首先，在施工的具体过程中，要对其存在的情况进行模拟分析，这里面往往存在一些问题，因为我们之前已经涉及到的位移的反分析研究方法只是相对单纯的使用在简单的几何图形以及边界问题的反演过程中，对于一些结构相对负责的岩土工程并不能够进行广泛的采用，这些因素就直接导致了反分析方式在这么漫长的发展过程中仍然被称之为声誉高但信誉低，这种称呼的原因不仅仅包括我们之前谈到的几点，还有很大方面的原因在于岩土工程问题本身存在的复杂性以及不确定性，施工的方法以及施工的具体步骤都受到了较大的影响。我们已经在使用的反分析方法虽然从客观上为我们从现场实测过来的资料进行反馈设置了可能，但现场的基本施工条件对于反分析计算还是有着较为明显的影响。回顾我们现今正在使用的各种反分析方法，对于现场施工步骤的精确考虑程度还是远远不足的，有些科学家们虽然已经意识到了这方面的问题，这针对这些问题从空间的效益方面、时间的关联性方面、时间的具体影响方面提出了担忧，但还是缺少相对明确的解决办法。以上这些问题的研究也从很大程度上引发了这项工程的具体分析研究者们对于施工过程的具体重视，还促进了这项反分析的理论与实际工程方面的紧密联系，但从整体而言，理论研究的广度与深度还是不能够满足当前的研究需求，仍然需要更多的研究者们进行深入的调查考证。
其次，岩土工程的反分析研究方法还存在非线性模型解的适用性问题，我们现在研究的反分析理论对于岩土工程中的弹性与线性研究都相对完善，对其基本的应用也相对广泛，但是在实际的工程操作中，岩土体所遇到的问题大多数还是处于线性的。
岩土工程的反分析法存在的第三个方面问题还是在于实用性的问题上，众所周知，我们进行位移的反分析法最重要的还是要以实际的应用为基础，在我们目前的发展过程中，虽然采用了多种不同的分析方法，但从整体上而言，与工程的契合度还是远远不够的，简单来说，就是还不够实用。
2.2 针对岩土工程反分析方法存在问题的解决方式
简单来说，使用这种线性的固定思维解决相关问题还是有着多多少少的偏差，并不能够十分正确与准确的对岩土工程的施工进行正确的指导。现在的岩土工程分析方法中，很多都存在使用传统优化的方法对技术与数值等进行有机结合研究，但这些方式还是存在工作量巨大、所得到的解相对唯一等弊端，使用一些相关的方法，比如单纯形法，阻尼的最小二乘法等方法都不可避免的引发局部较小、初值也相对敏感等问题，许多相关的优化方法也只能够针对其中的个别问题进行专项解答，整个更换的过程都相对十分缓慢，神经的网络也并不能够快速提升解答的效率，甚至无法保证全局达到一个极小点。针对弹塑性这个问题，它还是具有较为强烈的非线性，因而整体参数的可辨识性还是很难给出更为精确的判断，我们针对这种情况还是可以采用计算的模拟方式手段进行数值方面的检验，但是考虑到其依旧存在局部最小点这样的情况，因而一旦我们使用的方式达不到全局的最优化，在不同的初始点上也就不可能立即收敛到局部的最小点上来，有些涉及到的有价值的参数往往还是存在敏感性太低的现状，只有当参数调整到最大时，相应的目标函数值才会发生相对微小的变化，从而很难收敛到那个最为正确的答案上来。这一个问题总结来说，症结还是在于研究者大多数集中在优化基本算法以及其它学科结合的具体过程中存在并不确定的研究方法问题，受到这些因素的影响，对于岩土工程自身的特殊性考虑还是远远不够的，真正准确的反分析方式还是要与工程的实践进行紧密的结合，从实践过程中寻找到可以真正解决问题的有效办法。
3 结束语
岩土工程的反分析方法在我国现今的建筑土木研究过程中起着越来越重要的作用，从岩土工程的反分析方法的发展历史开始研究，继而深入其发展的现状以及基本进展情况，并在这个基础上对现今岩土工程反分析方法中存在的问题进行深入探讨与分析，从而进一步提出解决问题的整体思路，旨在推动岩土工程反分析方法的顺利发展。
参考文献：
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