水电站地下洞室区域地应力场反演分析.docx

第12卷第5期2014年10月Vol.12No.5Oct.2014南

第12卷第5期2014年10月

Vol.12No.5Oct.2014

South-to-NorthWaterTransfersandWaterScienceTechnology

DOI:10.13476/ki.nsbdqk.2014.05.011

水电站地下洞室区域地应力场反演分析王桂生，冯治刚，杨中

(中水淮河规划设计研究有限公司，安徽蚌埠233001)

摘要：在地下洞室围岩稳定分析计算中，地应力研究区域较大，而测量的已知参数信息量有限，在此基础上进行的数值分析往往与实际存在一定的偏差。根据地应力实测资料及地质构造条件，基于改进的粒子群优化算法，建立了初始地应力场反演模型，反演结果与实测结果吻合较好，为进一步分析厂房区围岩的稳定性提供了参考。

关键词：地应力场；反演分析；优化粒子群；侧压系数

中图分类号：TU47文献标志码：A文章编号：1672-1683(2014)05-0045-05

Inversionanalysisofin-situstressfieldinundergroundcavernofhydropowerstation

WANGGui-sheng,FENGZhi-gang,YANGZhong

(ChinaWaterHuaihePlanningDesignandResearchCO.,LTD,Bengbu233001,China)

Abstract:Inthecalculationofthestabilityofsurroundingrockintheundergroundcaverns,thestudyareaofundergroundstressisusuallylarge.However,theinformationofknownparametersislimited;thereforethenumericalanalysisresultsonthisbasiscanresultinsomedeviationsfromthereality.Basedonthemeasureddataofundergroundstressandgeologicalstructure,andimprovedparticleswarmoptimizationalgorithm,aninversionmodeloftheinitialstressfieldwasdeveloped.Theinversionre-sultswereingoodagreementwiththemeasuredresults,whichcanprovidereferenceforthefurtheranalysisofthesurroundingrockstabilityintheplantarea.

Keywords:groundstressfield;inversionanalysis;improvedparticleswarmoptimization;lateralpressurecoefficient

地应力是地质环境与地壳稳定性评价、地质工程设计和施工的重要基础资料之一，正确选取地应力的量值和方向是设计工作的关键。由于地应力成因复杂，影响因素很多，测点相对分散，量测结果具有一定的离散性，因此要精确地、定量地分析地应力场十分困难。目前国内外多利用某些位置的现场实测应力来反演工程区的初始地应力，并在三维以内的弹性、弹塑性及黏弹塑性的反演计算及初始地应力的各种分布以及各材料的反分析等方面取得了重要进展[]。如日本的樱井春辅提出了位移-应变反演确定初始地应力与地层参数的有限单元法；金长宇等[3]、易达等人4]分别采用神经网络法和遗传算法对岩体力学参数和地应力进行反演。

传统的地应力反演方法主要有[5-8]:(1)多元线性回归分析，利用统计学原理来确定影响初始地应力场的主要因素及其相互之间定量关系；(2)逐步回归分析，通过逐步计算引入该方程的变量的贡献，下一步选择一个贡献最小的变量，在给定的条件下进行检验，如果不显著则删掉该变量，直至方程只含有显著变量为止；(3)非线性回归分析。因山区地质条件复杂，应力场的分布非常复杂，具有很强的非线性特点，

按照非线性方法估算初始应力场将大大提高回归精度以及可