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武漢巖土所提出考慮應(yīng)力張量相關(guān)性的三維初始地應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值反演方法

發(fā)表日期：2023-08-01來(lái)源：武漢巖土力學(xué)研究所【放大 縮小】
　　大型復(fù)雜深部地下工程中，由于地質(zhì)條件復(fù)雜、測(cè)試成本高、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量條件有限，導(dǎo)致原位地應(yīng)力測(cè)量數(shù)據(jù)有限，難以反映工程區(qū)域初始地應(yīng)力場(chǎng)的宏觀分布規(guī)律。初始地應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值反演指基于有限應(yīng)力實(shí)測(cè)點(diǎn)與仿真地質(zhì)模型，模擬重力與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)并疊加形成目標(biāo)應(yīng)力場(chǎng)的過(guò)程，是一個(gè)由點(diǎn)到場(chǎng)的反分析過(guò)程。目前三維初始地應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值反演中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)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(huì)強(qiáng)制擾動(dòng)局部區(qū)域的應(yīng)力場(chǎng)，進(jìn)而引起子應(yīng)力場(chǎng)存在共線性的事實(shí)；此外，實(shí)測(cè)與預(yù)測(cè)應(yīng)力張量間的相似性評(píng)價(jià)是深部工程三維初始地應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值反分析中的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。然而在進(jìn)行實(shí)測(cè)與預(yù)測(cè)地應(yīng)力場(chǎng)相似性評(píng)價(jià)時(shí)，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(guò)多且相互矛盾的問(wèn)題。

　　為此，在國(guó)家自然科學(xué)面上基金支持下，中國(guó)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(chǎng)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(chǎng)相關(guān)性弱的自變量，以獲得顯著性更高的地應(yīng)力場(chǎng)回歸模型。同時(shí)采用提出的EDS指標(biāo)基于歐幾里得距離進(jìn)行實(shí)測(cè)與預(yù)測(cè)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(píng)價(jià)。  

　　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(chǎng)，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況吻合良好?；貧w模型的精簡(jiǎn)以及評(píng)價(jià)指標(biāo)的多重歸一化使得地應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值反演的智能化、自動(dòng)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(chǎng)數(shù)值反演方法

附件：