[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

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，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；