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大型復(fù)雜深部地下工程中，由于地質(zhì)條件復(fù)雜、測試成本高、現(xiàn)場測量條件有限，導(dǎo)致原位地應(yīng)力測量數(shù)據(jù)有限，難以反映工程區(qū)域初始地應(yīng)力場的宏觀分布規(guī)律。初始地應(yīng)力場數(shù)值反演指基于有限應(yīng)力實(shí)測點(diǎn)與仿真地質(zhì)模型，模擬重力與構(gòu)造運(yùn)動并疊加形成目標(biāo)應(yīng)力場的過程，是一個由點(diǎn)到場的反分析過程。目前三維初始地應(yīng)力場數(shù)值反演中的一個關(guān)鍵問題在于確定各反演自變量的權(quán)重系數(shù)，卻忽略地表形貌、斷層節(jié)理等復(fù)雜地質(zhì)條件會強(qiáng)制擾動局部區(qū)域的應(yīng)力場，進(jìn)而引起子應(yīng)力場存在共線性的事實(shí)；此外，實(shí)測與預(yù)測應(yīng)力張量間的相似性評價是深部工程三維初始地應(yīng)力場數(shù)值反分析中的另一個關(guān)鍵問題。然而在進(jìn)行實(shí)測與預(yù)測地應(yīng)力場相似性評價時，已有方法通常是將應(yīng)力張量分解為獨(dú)立的元素（張量分量 或 主應(yīng)力量值和方向）進(jìn)行一一比較，存在指標(biāo)過多且相互矛盾的問題。
為此，在國家自然科學(xué)面上基金支持下，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所智能巖石力學(xué)組科研人員提出了一種考慮應(yīng)力張量相關(guān)性的三維初始地應(yīng)力場數(shù)值反演方法（圖1）。該方法采用逐步回歸剔除了與目標(biāo)應(yīng)力場相關(guān)性弱的自變量，以獲得顯著性更高的地應(yīng)力場回歸模型。同時采用提出的EDS指標(biāo)基于歐幾里得距離進(jìn)行實(shí)測與預(yù)測應(yīng)力張量的相似性比較，以進(jìn)行變量系數(shù)修正及反演結(jié)果評價。
基于該方法反演了葉巴灘水電站地下洞室群所在右岸山體的三維初始地應(yīng)力場，預(yù)測結(jié)果與實(shí)際情況吻合良好?；貧w模型的精簡以及評價指標(biāo)的多重歸一化使得地應(yīng)力場數(shù)值反演的智能化、自動化成為可能。相關(guān)研究成果發(fā)表于International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences、Computers and Geotechnics。
論文鏈接1：https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2023.105474
論文鏈接2：https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2023.105457
圖1 考慮應(yīng)力張量相關(guān)性的三維初始地應(yīng)力場數(shù)值反演方法