初始地应力场

摘要： 采用FLAC3D对Liakopoulos砂柱重力排水试验中顶流施加前砂柱初始地应力场进行数值模拟,在顶部流体施加前砂柱初始地应力场的生成采用多种方式计算生成,通过比较不同方式生成的初始地应力场结果,得出不涉及孔隙水压力时初始地应力场生成方式的特点。建议:在不涉及孔隙水压力时,初始地应力场生成采用直接赋弹塑性本构模型和相应的材料弹塑性强度特性,而后采用‘solveelastic’命令,软件自动先弹性求解,后弹塑性求解的方式生成初始地应力场。

摘要： 利用FLAC3D对Liakopoulos砂柱模型在没有水流通过砂柱时的初始地应力场的生成进行分析研究,分别考虑了在设置初始应力时和不对初始应力进行设置情况下,生成的初始地应力场的差别,通过详细分析在设置初始应力条件下三种生成初始地应力场的结果,并与不对初始应力进行设置情况下分别采用这三种方式生成的初始地应力场进行比较后,得出结论:在尚无水流通过砂柱情况下,FLAC3D中的三种初始地应力场生成方法均可用来在设置初始应力时生成初始地应力场,并且,在设置了初始应力时,这三种方式生成的初始地应力场结果和不对初始应力进行设置情况下生成的结果相同,计算时间略有节省。建议:在尚无水流通过砂柱情况下,采用不对初始地应力场设置的方式进行生成。

摘要： 初始地应力场是地下工程设计施工的初始条件,在工程建设中通常采用现场测量与数值反演相结合的手段确定。为了提高板岩区多元线性回归反演初始地应力场的计算精度,建立了一种随埋深和地形起伏变化的梯度位移边界条件,并选用横观各向同性弹性本构,用多元回归分析法进行板岩区初始地应力场的计算分析,并对板岩层面特性变化对板岩区地应力场分布影响开展研究。结果表明:改进的多元回归方法效果优于常规位移边界回归方法,板岩层面特性变化对工程区主应力方向有明显的扰动影响,对应力场回归系数也存在较大影响。研究成果对板岩区开展地下工程建设具有良好的指导意义。

摘要： 为解决多元线性回归反演地应力场可能存在的非线性拟合不足问题,引入极端梯度提升(XGBoost)算法构建数学模型,对多元线性回归的反演结果进行修正,获得更加准确的初始地应力场。实际工程应用表明:通过地应力测点的修正反演值和实测值的对比分析,测试集的拟合误差降低约60%,且稳定性高,有效提高了反演结果的精度。

摘要： 以新疆东天山公路隧道为例,利用三维有限差分数值模拟软件FLAC3D,通过快速应力边界法生成符合实际工况的初始地应力场,结合实际侧压力系数λ的分布,分析λ取0.8、1.0、1.2、1.4、1.6时隧道内部变形规律。结果表明,λ从0.8增至1.6,拱顶竖向变形值减小约16%,拱底竖向变形值减小约14%,拱脚水平变形值增大3倍;在λ较低区段,注意拱顶和拱底处变形,及时安装衬砌系统,建议采取钢支撑挂网喷锚支护,对不稳定块体及时进行锚固;在λ较高区段,注意拱脚处变形,施工时要提高支护强度;在水平方向上一定范围内,由于应力状态的不同,不同沉降值出现逆向增长。

摘要： 以巴玉隧道为工程依托,综合分析工程区构造地质环境和现场地应力实测数据,通过构建三维地质力学模型获取初始地应力场分布特征。采用微震监测系统对隧道岩体破裂进行实时监测预警,并对比分析现场微震监测和地应力场岩爆预测的可靠性。研究结果表明:隧道轴向三维地应力场总体分布规律表现为最小水平主应力σ_(h)<竖向主应力σ_(v)<最大水平主应力σ_(H),最大主应力方向N9°W~N7°E;隧道最大主应力为43.46 MPa,最大水平主应力方向与隧道轴向近乎正交;现场微震监测系统结合微震事件数、微震释放能等参数实时监测发现隧道施工中有轻微~强烈岩爆风险。

摘要： 为了对尼泊尔东北部某水电站大埋深引水隧洞初始地应力场分布特征进行研究与评价,以现场水压致裂法地应力实测资料为基础,通过构建回归方程并拟合实测数据,采用三维有限元回归分析方法获得了工程区初始地应力场分布规律.应力场反演结果表明,测点位置处的应力回归计算值与现场实测值拟合程度较高,充分体现了回归结果的合理性.隧洞轴线所处区域水平构造应力场占主导地位,地应力水平总体为中-低地应力,但是在局部埋深较大的位置存在高-极高应力,发生岩爆的可能性较大.最大水平主应力与隧洞轴线的交角在隧洞出口附近较大,不利于围岩的稳定性.研究结果可为工程建设提供有效的数据支撑.

摘要： 为更充分地验证所采用回归模型的可靠性,依据概率论与数理统计理论分析p值法检验、F检验、t检验的原理可知,p值法可以检验回归模型和回归系数的显著性和可靠性,且p值能给出判断显著性的依据,故提出基于实测岩体初始地应力反演岩体初始地应力场时采用p值法进行显著性和可靠性检验.根据不同p值大小对应拒绝原假设不同依据的规律,若回归模型和回归系数检验对应的p值分别为p≤0.01,0.01＜p≤0.05,0.05＜p≤0.10,p＞0.10,则以所采用的回归模型反演岩体初始地应力场的依据分别为很强、强、弱、无.以斑竹林隧道为例,反演岩体初始地应力场,并分别应用p值法检验、F检验、t检验,验证所采用回归模型和回归系数的显著性和可靠性.结果表明:岩体初始地应力的计算值与实测值较为接近,沿隧道埋深的变化规律基本一致;反演得到的岩体初始地应力场是合理的、可靠的;通过p值能更充分地验证所采用回归模型的可靠性.

摘要： 为防止露釆高边坡建模中初始地应力场畸变,采用子模型法和等效应力梯度边界面力法,用等效应力梯度边界面力替代简化部分水平构造应力,施加侧边界条件.以黄山石灰石矿山高边坡为工程实例,建立取至负地形的高边坡整体计算模型和简化子模型,计算对比整体大模型与简化子模型初始地应力场模拟结果.结果表明:整体大模型与简化子模型水平方向和竖直方向应力误差较小,证明此数值模型简化法可行;以工程边界作为简化子模型侧边界,节点和单元简化率约52％,可快速模拟初始地应力场,提高计算效率.研究结果为高边坡整体大模型初始地应力快速生成提供新思路.

摘要： 随着我国基础设施建设的不断推进,在我国西部和中部地区相继建设了一大批深埋特长的公路或铁路隧道,这些隧道处于较为复杂的天然地应力场中,对于隧道设计和施工有着重要影响。现阶段,利用地质钻孔实测是获取场区天然地应力情况最为有效的措施,同时可以计算出最大主应力,有着较高的精度。但是,受制于场区的地貌环境、地质环境、技术经济等条件制约,大范围的钻孔实测不具备实际意义。因此,如何利用有限个钻孔实测数据来揭露较大场区范围内的初始地应力分布情况是一个重要的研究课题。现阶段,较为成熟的方法采用数学模型在有限个测点实测数据的基础上进行数值反演分析,能够得到精度较高的结果,文章以国内西南地区某重大公路隧道为例,进行分析论证。

摘要： 基于某水电站右岸地下洞室群岩体地应力实测结果,使用应力回归分析方法,首次采用三维离散元方法反演计算得到了右岸地下洞室群围岩初始地应力场地应力分布.研究表明,影响右岸地下洞室群岩体初始地应力场的主要因素包括岩体的自重应力场和构造应力场;在埋深较大的状态下,天然地应力场以近水平的构造应力为主,岩体应力量值随埋深增大而增加,但两者并非简单的线性关系.在地下厂房区高程300.00m左右,最大主应力值为8.2～12.2MPa,方位角250～350°,属于中低地应力场,计算值与监测结果误差较小.

摘要： 简要介绍了BP神经网络法在隧址区初始地应力场计算中的原理和过程,并以某隧道为实例,结合有限元分析对该隧道隧址区的地应力场分布进行了计算,得到了较为可靠的结果,为类似工程的初始地应力计算提供参考。

摘要： 自重场和构造场是形成初始地应力场的两个主要因素，而构造运动的作用形式、作用组合方式、作用方向和作用大小则是反演分析初始地应力场的关键。提出一种初始地应力场反演方法，建立各种可行方案的模糊评判库及隶属度函数，采用模糊评判的方法辨识初始地应力场构造运动作用形式、组合方式及作用方向，利用遗传算法反演出各系数，从而得到整个区域的初始地应力场。最后通过算例进行了验证分析，表明该方法的有效和可行性。

摘要： 采用三维弹塑性有限元法对某水电站地下洞室群三维初始地应力场进行了反演回归分析。计算结果表明，厂区初始地应力场分布规律合理，实测点处地应力计算值与实测值吻合较好，可以作为后续数值分析和地质力学模型试验的依据。

摘要： 本文结合某抽水蓄能电站地下厂房区工程地质条件以及实测地应力资料,分析影响区域初始地应力的因素;在ANSYS中实现对工程区初始地应力的三维有限元回归计算;在实测地应力值与计算得到的地应力值之间建立多元线性回归模型,求出各回归系数,结果表明该方法可靠实用;并为地下厂房的稳定性分析提供了合理的初始地应力场.

摘要： 本文针对小湾坝区特殊的地形地质条件,采用基于实测资料三维有限元回归分析方法,建立小湾坝区精细三维有限元模型,通过施加"混合"挤压边界荷载代替传统的均匀挤压边界荷载来模拟水平向挤压构造运动场.结果表明,回归精度得到较大提高,成功反演小湾坝区三维初始地应力场.

摘要： 在初始地应力场分析问题中,采用了多方程回归方法.该模型同时考虑了一组变量(包括自变量与因变量)之间的所有关系.在此基础上,采用逐步回归法进行计算,进一步提高了计算精度.由此,得到了回归效果更显著的初始地应力场.

摘要： 结合某水电站地下厂房区工程地质条件以及实测地应力资料,借助有限元计算工具ABAQUS,对影响因素单独作用下的三维地质概化模型进行计算。在应力实测值和应力计算回归值之间建立多元回归模型,求出最优回归系数,从而获得初始地应力场分布规律。首次将天然渗流场作为影响因素,对厂房区初始地应力场进行了回归分析,并与未考虑渗流场的情况作了比较,得到了更合理的应力场分布。同时根据反演结果对地下厂房洞室不同开挖顺序做了分析比较。计算结果表明,经过适当优化后的开挖顺序是安全可行的,各主要洞室群总体稳定性较好。

摘要： 现有反分析方法不能充分合理利用各种类型的物理量监测信息.为此,基于数理统计理论,提出基于多源信息的岩土工程反分析方法,推导相应的公式,并对公式进行简化以便于实际应用。该方法能够充分合理利用位移、应力等各种类型的物理量监测信息,得到较好的反演成果.理论分析表明,现有反分析方法是基于多源信息的岩土工程反分析方法的一个特例.通过隧道开挖算例,实现了基于施工应力和位移监测值反演隧道工程区初始地应力场的目标,反分析成果与理论值基本吻合.计算成果表明,该方法能够较好地反演工程区初始地应力场.

摘要： 本发明涉及一种煤矿井下地应力场主应力方向预测方法，主要特征是根据区域构造演化历史和现今构造运动特点，初步预测区域地应力场类型；其次是选取同一岩层内相互交叉、支护类型基本相同的巷道进一步判断观测区域地应力场类型；然后，根据井下应力痕迹几何特征，判断观测地点的地应力场最大水平主应力方向；最后结合地应力场类型及最大水平主应力方向，判断地应力场最大主应力方向、中间主应力方向、最小主应力方向。该方法克服了现有煤矿地应力场测试方法工程费用高、过程繁琐的问题，利用巷道变形、应力痕迹特征与地应力场类型及主应力方向关系，提出了一种经济实用而有效的煤矿井下地应力场主应力方向预测方法。

摘要： 本发明公开一种基于平面应力条件下的新型声发射地应力场测量方法，其具体步骤是：假设垂直方向为已知主应力方向σZ，主应力大小可由公式σZ＝γd；水平方向上，在相互垂直的两个方向及与此夹角45度的方向取岩样；加载并记录数据，分析得出Kaiser点，根据理论计算公式可计算得水平方向的两个主应力的大小及方向，加上假设的σZ，即可实现地应力的三维应力测定。基于平面应力条件下的新型声发射地应力场测量方法是一种新型地应力场测试方法，可以弥补传统测试方法的不足，同时也可以大大节省测量耗费，具有可操作性强、测量准确等优点，结合岩体力学试验和数值模拟分析等手段，可为岩土工程设计提供有力的科学依据，是一种全新、国际先进的地应力场测试方法。

摘要： 本发明公开了一种可还原海洋深水压力场及地应力场的桩基安装、受荷模拟试验装置，本发明的试验装置主要包括：外桶、钢土、线圈、模型桩、步进电机等。本发明通过缠绕在外桶两端的线圈形成的匀强磁场给钢土提供超重力环境，还原缩尺模型试验中的土体真实应力状态，通过加压孔注入高压空气模拟海洋深水环境中高压力条件，外桶上盖板与外桶筒身通过卡扣固定实现严格密封。本发明的试验装置设备简单，操作方便，结果准确。本发明解决了目前相应的试验仪器无法模拟海洋深水环境下的高压环境以及模型缩尺效应带来的土压力无法还原的问题，试验效率高，操作灵活，优势突出。

摘要： 本发明涉及一种煤矿井下地应力场主应力方向预测方法，主要特征是根据区域构造演化历史和现今构造运动特点，初步预测区域地应力场类型；其次是选取同一岩层内相互交叉、支护类型基本相同的巷道进一步判断观测区域地应力场类型；然后，根据井下应力痕迹几何特征，判断观测地点的地应力场最大水平主应力方向；最后结合地应力场类型及最大水平主应力方向，判断地应力场最大主应力方向、中间主应力方向、最小主应力方向。该方法克服了现有煤矿地应力场测试方法工程费用高、过程繁琐的问题，利用巷道变形、应力痕迹特征与地应力场类型及主应力方向关系，提出了一种经济实用而有效的煤矿井下地应力场主应力方向预测方法。

摘要： 本发明公开一种基于平面应力条件下的新型声发射地应力场测量技术，其具体步骤是：假设垂直方向为已知主应力方向σZ，主应力大小可由公式σZ＝γd；水平方向上，在相互垂直的两个方向及与此夹角45度的方向取岩样；加载并记录数据，分析得出Kaiser点，根据理论计算公式可计算得水平方向的两个主应力的大小及方向，加上假设的σZ，即可实现地应力的三维应力测定。基于平面应力条件下的新型声发射地应力场测量技术是一种新型地应力场测试技术，可以弥补传统测试方法的不足，同时也可以大大节省测量耗费，具有可操作性强、测量准确等优点，结合岩体力学试验和数值模拟分析等手段，可为岩土工程设计提供有力的科学依据，是一种全新、国际先进的地应力场测试技术。

摘要： 本发明提供了一种复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法及装置，涉及岩土力学领域，可应用于页岩气开采、南水北调等大区域背景下初始应力场反演分析。所述复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法包括：确定预设区域内一个或多个小区域模型的优化边界条件，所述小区域模型与地应力测试点对应；利用所述优化边界条件，反演所述一个或多个小区域模型的初始地应力值，获得所有小区域模型的初始地应力场；将各小区域模型的优化边界条件施加到预设区域内除所述一个或多个小区域外的其它区域对应的区域模型，反演出其它区域模型的初始地应力场。该方法过程简单，可以弥补现有地应力反演理论中区域地应力反演精度和效率低的不足。

摘要： 本发明公开了一种考虑走滑断裂活动影响的初始地应力场反演方法，涉及地质勘察领域，包括：获取待分析区域的地形地质资料和地应力测量结果；根据地形地质资料，建立模拟了断裂带的三维有限元模型；对地应力测量结果的坐标系进行变换；根据坐标系变换后的地应力测量结果，设定三维有限元模型的边界条件；通过多元回归法，对三维有限元模型进行回归分析，并通过显著性检验计算，检验回归效果，得到初始地应力场反演结果。本发明适用于含有走滑断裂活动的工程岩体区域，充分考虑了断裂带两侧岩体的自重和地质构造作用，其地质构造作用通过边界位移来体现，使岩体地应力反演结果更加符合实际。

摘要： 本发明公开了复杂地质条件下初始地应力场加速优化反演方法，包括步骤：建立用于应力场反演计算的三维地质模型；确定构造应力边界的施加方式和范围值，再通过数值计算求得各应力边界条件下的测点应力计算值；将应力边界条件作为网络输入，以测点应力计算值作为网络输出，建立代理模型的学习样本，并将该学习样本带入代理模型中进行训练；基于训练好的代理模型，使用遗传算法在训练好的样本范围内进行快速寻优，得到最优应力边界条件；以最优应力边界条件反演计算得到区域范围内的初始地应力场。通过本发明提供的反演方法，可快速高效的实现地应力场的反演，还能保证计算结果和实测值之间较高的精度。

摘要： 本发明公开了在岩体初始地应力场反演中构造边界荷载形式的确定方法，通过显著性检验后，则表示实测水平挤压构造应力与深度呈所采用函数分布的依据是很强的或强的，然后将通过显著性检验后的水平挤压构造应力施加到数值模型边界上，其可以避免施加沿深度实际分布不一致的水平挤压构造应力，从而可提高施加构造边界荷载的准确度，故能反演得到一个与实测原位地应力匹配的岩体初始地应力场，提高了岩体初始地应力场的反演精度，且所采用函数是通过p值客观地选取，无主观性；此外，若有两种及以上函数的p值≤0.05，则采用残差平方和最小的函数分布水平挤压构造应力，其可以反演获得与实测原位地应力最匹配的岩体初始地应力场。

摘要： 本发明提供了一种复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法及装置，涉及岩土力学领域，可应用于页岩气开采、南水北调等大区域背景下初始应力场反演分析。所述复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法包括：确定预设区域内一个或多个小区域模型的优化边界条件，所述小区域模型与地应力测试点对应；利用所述优化边界条件，反演所述一个或多个小区域模型的初始地应力值，获得所有小区域模型的初始地应力场；将各小区域模型的优化边界条件施加到预设区域内除所述一个或多个小区域外的其它区域对应的区域模型，反演出其它区域模型的初始地应力场。该方法过程简单，可以弥补现有地应力反演理论中区域地应力反演精度和效率低的不足。