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科研進展

武漢巖土所提出考慮應力張量相關性的三維初始地應力場數值反演方法

發表日期:2023-08-01來源:武漢巖土力學研究所放大 縮小
  大型復雜深部地下工程中,由于地質條件復雜、測試成本高、現場測量條件有限,導致原位地應力測量數據有限,難以反映工程區域初始地應力場的宏觀分布規律。初始地應力場數值反演指基于有限應力實測點與仿真地質模型,模擬重力與構造運動并疊加形成目標應力場的過程,是一個由點到場的反分析過程。目前三維初始地應力場數值反演中的一個關鍵問題在于確定各反演自變量的權重系數,卻忽略地表形貌、斷層節理等復雜地質條件會強制擾動局部區域的應力場,進而引起子應力場存在共線性的事實;此外,實測與預測應力張量間的相似性評價是深部工程三維初始地應力場數值反分析中的另一個關鍵問題。然而在進行實測與預測地應力場相似性評價時,已有方法通常是將應力張量分解為獨立的元素(張量分量 或 主應力量值和方向)進行一一比較,存在指標過多且相互矛盾的問題。

  為此,在國家自然科學面上基金支持下,中國科學院武漢巖土力學研究所智能巖石力學組科研人員提出了一種考慮應力張量相關性的三維初始地應力場數值反演方法(圖1)。該方法采用逐步回歸剔除了與目標應力場相關性弱的自變量,以獲得顯著性更高的地應力場回歸模型。同時采用提出的EDS指標基于歐幾里得距離進行實測與預測應力張量的相似性比較,以進行變量系數修正及反演結果評價。  

  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力場,預測結果與實際情況吻合良好?;貧w模型的精簡以及評價指標的多重歸一化使得地應力場數值反演智能化、自動化成為可能。相關研究成果發表于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 

1 考慮應力張量相關性的三維初始地應力場數值反演方法

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