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技术

本发明专利技术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。实测原位地应力最匹配的岩体初始地应力场。实测原位地应力最匹配的岩体初始地应力场。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术涉及岩土工程
，尤其涉及一种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。

技术介绍

[0002]近年随着西电东送、南水北调、泛亚铁路网、川藏高速公路、川藏铁路等重大工程和西部大开发战略的相继实施，在这些区域逐渐涌现出大量具有高地应力的深埋隧道工程，此外，中国西部等地区由于板块构造运动存在强烈的地质构造运动及河谷下切演化，导致这些区域岩体初始地应力场的分布规律极为复杂；通过水压致裂法测量原位地应力发现岩体水平原位地应力大于岩体竖直原位地应力的情况非常普遍，即这些区域普遍存在水平构造应力。
[0003]为满足铁路或高等级公路线性设计的需要，交通线路中大部分路段需要以深埋长大隧道形式穿越巨大山岭，因此，由岩体自重和构造作用为主要因素形成的岩体初始地应力场，是铁路或公路交通线路隧道段的走向布置和施工方式选取需要重点考虑的问题，同时也是地下工程施工及设计的基础，是隧道开挖后围岩位移分布及破坏形式的控制性因素，故对隧址区岩体的初始地应力场进行分析研究具有重要的实际意义。
[0004]岩体原位地应力可通过水压致裂法等测量方法较为准确地获得，但由于客观条件限制，在工程中进行大规模、广范围的现场实测是不现实的。再者，实测岩体原位地应力与地形地貌、岩体结构等因素密切相关，测量成果仅能体现测点局部地应力特征，难以体现区域岩体初始地应力场的宏观分布规律，故为获得隧址区岩体初始地应力场的宏观分布规律，对岩体初始地应力场进行反演分析研究显得尤为重要，具有重要的理论意义。
[0005]然而，在岩体初始地应力场反演中，目前未见报道如何确定构造边界的荷载形式。在目前的文献中，常采用的构造边界荷载形式有：均布挤压构造荷载(即荷载与深度无关)，如图2所示；“均布挤压构造荷载”+“三角形分布挤压构造荷载”，即梯形分布挤压构造荷载(即荷载与深度为一次函数)，如图3所示；此外，还有挤压构造荷载与深度为二次函数的分布，也有挤压构造荷载与深度为三次函数的分布。但学者在岩体初始地应力场反演中未解释采用均布、一次函数、二次函数、三次函数分布挤压构造荷载的原因，也未给出如何确定构造边界荷载形式的方法。
[0006]而构造边界荷载是影响岩体初始地应力场最主要的因素，因此，在岩体初始地应力场反演中，确定构造边界荷载的分布形式是至关重要的。
[0007]故需要研发出一种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来解决上述问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题设计了一种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。
[0009]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0010]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，包括以下步骤：
[0011]S1、测量岩体原位地应力；
[0012]S2、将实测岩体原位地应力转换到数值模型所采用的坐标系下；
[0013]S3、计算垂直于数值模型竖直边界的实测水平挤压构造应力，即该方向的实测水平原位地应力减去竖向重力应力泊松效应产生的水平应力；
[0014]S4、对实测水平挤压构造应力与深度依据所采用的函数进行显著性p值法检验；若p值≤0.05，则采用相应函数分布的水平挤压构造应力；若p值＞0.05，则不能采用相应函数分布的水平挤压构造应力；
[0015]S5、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。
[0016]具体地，在步骤S4中，若p值≤0.01，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，由于依据是很强的，则可客观地采用相应函数分布的水平挤压构造应力；若0.01＜p值≤0.05，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强的，由于依据是强的，则可客观地采用相应函数分布的水平挤压构造应力；若0.05＜p值≤0.1，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弱的，由于依据是弱的，则不能采用相应函数分布的水平挤压构造应力；若p值＞0.1，则表示没有依据证明实测水平挤压构造应力与深度呈所采用函数的分布，由于没有依据，则不能采用相应函数分布的水平挤压构造应力。
[0017]优选地，在步骤S1中，岩体原位地应力通过水压致裂法测量获得。
[0018]本专利技术的有益效果在于：
[0019]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，因此，在岩土工程领域中，做出了较为凸出的进步；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。
附图说明
[0020]图1是本专利技术中方法流程图；
[0021]图2是均布挤压构造荷载示意图；
[0022]图3为梯形分布挤压构造荷载示意图；
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0024]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0026]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028]在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.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，其特征在于，包括以下步骤：S1、测量岩体原位地应力；S2、将实测岩体原位地应力转换到数值模型所采用的坐标系下；S3、计算垂直于数值模型竖直边界的实测水平挤压构造应力，即该方向的实测水平原位地应力减去竖向重力应力泊松效应产生的水平应力；S4、对实测水平挤压构造应力与深度依据所采用的函数进行显著性p值法检验；若p值≤0.05，则采用相应函数分布的水平挤压构造应力；若p值＞0.05，则不能采用相应函数分布的水平挤压构造应力；S5、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。2.根据权利要求1所述的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，其特征在于，在步骤S4中，若p值≤0.01，则表示实测水平...

【专利技术属性】
技术研发人员：何川，蒙伟，严健，唐勇，孙晋锋，唐进才，唐俊林，廖烟开，王皋，
申请(专利权)人：叙镇铁路有限责任公司，
类型：发明
国别省市：