【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是隧道和地下空间工程领域中的地应力场反演方法，具体是一种采用位移不连续法(DDM)作为计算工具的基于实测结果及线性规划法的地应力场反演方法。
技术介绍
地应力是天然地质体(岩土体)中的未受工程扰动的应力，也称岩体初始应力或原岩应力。地应力的组成主要有五个方面:岩体自重、地质构造运动、地形、剥蚀作用和封闭应力。在隧道、水电站地下硐室和地下空间工程中，工程区域的地应力是设计与施工必须掌握的工程条件。地下工程的岩体开挖是在地应力作用下进行的，开挖卸载将引起岩体变形与应力重分布，严重时会发生失稳、垮塌和破坏。因此，工程区域地应力的获取关系到地下工程安全与稳定。地应力的实测方法主要有水压致裂法、应力解除法、应力恢复法和声发射法等，但这些实测方法获得的地应力是具体某一个点的地应力，而整个工程区域的地应力场需要依靠若干个点的实测地应力值，通过一定的数值方法进行反演获得。既有的地应力场反演方法有数理统计、灰色建模、人工智能等方法，所依靠的数值计算工具一般为有限元和有限差分法。这些方法的不足主要有两点:一是反演方法复杂，计算过程繁琐，在数学上进行了优化反演，但力学概念上并不清晰；二是所采用的计算工具，如有限元和有线差分法，需要建立完整的三维实体模型，而工程区域的地形和地质条件可能十分复杂，建模可能十分困难，且三维实体模型需要划分大量的单元，对计算机的运算速度与能力要求较高。如中国专利公开号为1601304A、申请号为200410043992.2的专利技术专利申请，该专利公开偶极横波测井地应力多频反演方法，其特征在于:将交叉偶极阵列声波测井数据进行角度旋转后...
【技术保护点】
一种基于实测结果及线性规划法的地应力场DDM反演方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，依据工程现场工程地质勘查报告，并通过实验获得所需参数信息，包括地形地貌、各断层的位置、地应力测点的位置、各测点的地应力实测值、岩石密度ρ、岩石弹性模量E、岩石泊松比v、各断层的粘聚力c和内摩擦角第二步，依据第一步的信息，建立位移不连续法DDM数值模型，所述位移不连续法DDM数值模型：在工程区域的地表曲面划分若干单元，在各断层面划分若干单元，并输入岩石密度、岩石弹性模量、岩石泊松比、各断层的粘聚力和内摩擦角；第三步，在竖向施加重力荷载，采用DDM数据处理模块进行DDM处理，得到区域应力场，并提取地应力实测点的应力数据处理值；第四步，施加水平x方向单位荷载，采用DDM数据处理模块进行DDM处理，得到区域应力场，并提取地应力实测点的应力数据处理值；第五步，施加水平z方向单位荷载，采用DDM数据处理模块进行DDM处理，得到区域应力场，并提取地应力实测点的应力数据处理值；第六步，依据第三步至第五步得到的各测点的应力数据处理值，通过线性规划法求解各工况对应的回归系数，然后依据回归系数对各工况处理得到的应力场进行组...
【技术特征摘要】
1.一种基于实测结果及线性规划法的地应力场DDM反演方法，其特征在于包括如下步骤: 第一步，依据工程现场工程地质勘查报告，并通过实验获得所需参数信息，包括地形地貌、各断层的位置、地应力测点的位置、各测点的地应力实测值、岩石密度P、岩石弹性模量E、岩石泊松比V、各断层的粘聚力c和内摩擦角興 第二步，依据第一步的信息，建立位移不连续法DDM数值模型，所述位移不连续法DDM数值模型:在工程区域的地表曲面划分若干单元，在各断层面划分若干单元，并输入岩石密度、岩石弹性模量、岩石泊松比、各断层的粘聚力和内摩擦角； 第三步，在竖向施加重力荷载，采用DDM数据处理模块进行DDM处理，得到区域应力场，并提取地应力实测点的应力数据处理值； 第四步，施加水平X方向单位荷载，采用DDM数据处理模块进行DDM处理，得到区域应力场，并提取地应力实测点的应力数据处理值； 第五步，施加水平z方向单位荷载，采用DDM数据处理模块进行DDM处理，得到区域应力场，并提取地应力实测点的应力数据处理值； 第六步，依据第三步至第五步得到的各测点的应力数据处理值，通过线性规划法求解各工况对应的回归系数，然后依据回归系数对各工况处理得到的应力场进行组合，求和得到反演地应力场。2.根据权利要求1所述的基于实测结果及线性规划法的地应力场DDM反演方法，其特征在于:第一步，地应力实测采用孔径变形法，通过三孔交汇获得三向应力状态，在岩体中钻取3个不同方向的交汇孔，相邻孔夹角不小于30°，对3个孔分别进行孔径变形测量，最后获得岩体三维应力状态。3.根据权利要求1或2所述的基于实测结果及线性规划法的地应力场DDM反演方法，其特征在于:第一步，除各测点的地应力实测值之外的其余参数直接采用地质勘查报告中的数据，但岩石弹性模量E须进行现场实验测定:在清除爆破松动影响的岩体表面后加工试点，对粘贴承压板处的岩石表面进行人工凿平，岩面起伏差控制在5mm内，承压板以外影响带的岩体表面加工至大致平整，并清除松动的岩块和碎石，液压千斤顶加载，加载方式为逐级一次循环法，载荷分5级施加，按预期岩体强度进行均分；根据现场试验实测变形资料，绘制压力 变形关系曲线，并分析岩体变形性质、特征，依据弹性理论，按半无限空间弹性体公式求得岩体变形模量。4.根据权利要求1所述的基于实测结果及线性规划法的地应力场DDM反演方法，其特征在于:第二步，具体的操作为:首先采用几何建模模块画出地表轮廓线，并沿延长线拖拽成曲面，断层面一般为平面，直接画出几何边界即可；然后采用网格划分模块，必须首先对地表面进行网格划分，在曲面中布点并给点编号，每相邻三点组成一个三角形单元，给每个单元编号，每个单元三个点的排序必须为逆时针，地表单元网格划分完成后，依次对各断层进行网格划分，顺序不可改变；然后在参数输入模块输入各参数，同样，必须先输入地表参数，地表处粘聚力和内摩擦角为0，各断层粘聚力和内摩擦角须依次输入，顺序不可改变，最后输入岩石密度、弹性模量和泊松比；此时启动模型信息生成模块，输出用于数据处理的计算文件，该计算文件是一个文本文件，用于后续的数据处理，之后的反演处理过程直接读取该文件内的信息，该文件中数据排列与顺序必须保持不变，计算文件中依次包含了岩石的力学参数、断层的数目及其力学参数、每个网格节点的坐标、每个网格单元的点号以及待处理区域的范围。5.根据权利要求4所述的基于实测结果及线性规划法的地应力场DDM反演方法，其特征在于:第三步，具体的操作为:利用第二步生成的计算文件，在DDM数据处理模块中输入荷载，重力荷载的施加须指明方向，在地表处取为O，沿模型竖向逐渐增大；启动DDM数据处理模块，待处理完成后得到结果文件；利用结...
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