武汉岩土所提出考虑应力张量相关性的三维初始地应力场数值反演方法

大型复杂深部地下工程中，由于地质条件复杂、测试成本高、现场测量条件有限，导致原位地应力测量数据有限，难以反映工程区域初始地应力场的宏观分布规律。初始地应力场数值反演指基于有限应力实测点与仿真地质模型，模拟重力与构造运动并叠加形成目标应力场的过程，是由点到场的反分析过程。目前，三维初始地应力场数值反演中的关键问题在于确定各反演自变量的权重系数，却忽略地表形貌、断层节理等复杂地质条件会强制扰动局部区域的应力场，进而引起子应力场存在共线性的事实；实测与预测应力张量间的相似性评价是深部工程三维初始地应力场数值反分析中的另一关键问题。然而，在进行实测与预测地应力场相似性评价时，已有方法通常是将应力张量分解为独立的元素（张量分量 或 主应力量值和方向）进行一一比较，存在指标过多且相互矛盾的问题。

中国科学院武汉岩土力学研究所智能岩石力学组提出了考虑应力张量相关性的三维初始地应力场数值反演方法（如图）。该方法采用逐步回归剔除了与目标应力场相关性弱的自变量，以获得显著性更高的地应力场回归模型。同时，研究采用提出的EDS指标基于欧几里得距离进行实测与预测应力张量的相似性比较，以进行变量系数修正及反演结果评价。     

基于该方法反演了叶巴滩水电站地下洞室群所在右岸山体的三维初始地应力场，预测结果与实际情况吻合良好。回归模型的精简以及评价指标的多重归一化，使得地应力场数值反演的智能化、自动化成为可能。相关研究成果发表在《国际岩石力学与采矿科学杂志》（International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences）和《计算机与地质技术》（Computers and Geotechnics）上。研究工作得到国家自然科学基金面上项目的支持。     

论文链接：1、2

考虑应力张量相关性的三维初始地应力场数值反演方法

内容来源：中国科学院