新聞科研進(jìn)展
大型復雜深部地下工程中，由于地質(zhì)條件復雜、測試成本高、現場(chǎng)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(chǎng)的宏觀(guān)分布規律。初始地應力場(chǎng)數值反演指基于有限應力實(shí)測點(diǎn)與仿真地質(zhì)模型，模擬重力與構造運動(dòng)并疊加形成目標應力場(chǎng)的過(guò)程，是一個(gè)由點(diǎn)到場(chǎng)的反分析過(guò)程。目前三維初始地應力場(chǎng)數值反演中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題在于確定各反演自變量的權重系數，卻忽略地表形貌、斷層節理等復雜地質(zhì)條件會(huì )強制擾動(dòng)局部區域的應力場(chǎng)，進(jìn)而引起子應力場(chǎng)存在共線(xiàn)性的事實(shí)；此外，實(shí)測與預測應力張量間的相似性評價(jià)是深部工程三維初始地應力場(chǎng)數值反分析中的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。然而在進(jìn)行實(shí)測與預測地應力場(chǎng)相似性評價(jià)時(shí)，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(jìn)行一一比較，存在指標過(guò)多且相互矛盾的問(wèn)題。
為此，在國家自然科學(xué)面上基金支持下，中國科學(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力張量相關(guān)性的三維初始地應力場(chǎng)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(chǎng)相關(guān)性弱的自變量，以獲得顯著(zhù)性更高的地應力場(chǎng)回歸模型。同時(shí)采用提出的EDS指標基于歐幾里得距離進(jìn)行實(shí)測與預測應力張量的相似性比較，以進(jìn)行變量系數修正及反演結果評價(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力場(chǎng)，預測結果與實(shí)際情況吻合良好?；貧w模型的精簡(jiǎn)以及評價(jià)指標的多重歸一化使得地應力場(chǎng)數值反演的智能化、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 考慮應力張量相關(guān)性的三維初始地應力場(chǎng)數值反演方法