[发明专利]一种考虑走滑断裂活动影响的初始地应力场反演方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及地质勘察领域，具体涉及一种考虑走滑断裂活动影响的初始地应力场反演方法。

背景技术

岩体初始地应力是地壳中未受工程扰动的天然应力，了解岩体地应力场的大小和方向是为了分析岩体工程的受力状态以及为支护和岩体加固提供依据。常规地应力反演分析主要考虑岩体自重应力场和构造应力场，分别在模型边界单独施加自重应力、X方向的单位构造应力、Y方向的单位构造应力以及XOY平面剪切构造应力。然而，中国西南部地区受到喜马拉雅构造运动强烈挤压，并经历了地表剥蚀和侵蚀作用，造成部分区域断裂并形成了起伏的地形，这种情况下再通过上述常规的边界荷载进行反演，则很难体现出研究区域内应力场的真实情况。

常规边界构造荷载不够明确，不能与实际岩体构造活动相吻合，当考虑断层时，往往只将岩体参数弱化考虑，仍按照连续介质考虑，与实际不符。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种考虑走滑断裂活动影响的初始地应力场反演方法解决了现有地应力反演方法无法准确分析受走滑断裂活动影响的岩体地应力场的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种考虑走滑断裂活动影响的初始地应力场反演方法，包括以下步骤：

S1、获取待分析区域的地形地质资料和地应力测量结果；

S2、根据地形地质资料，建立模拟了断裂带的三维有限元模型；

S3、对地应力测量结果的坐标系进行变换；

S4、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；

S5、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。

进一步地，所述步骤S1中的待分析区域的地形地质资料包括：区域地形图、工程所在地地形图、区域地质构造平面图、区域地质构造纵剖面图和区域地质构造横剖面图。

进一步地，所述步骤S2包括以下分步骤：

S21、对地形地质资料进行拟合插值，构建完整的三维曲面地形地质模型；

S22、将步骤S21所述的三维曲面地形地质模型导入有限元求解软件；

S23、对有限元求解软件中的三维曲面地形地质模型进行网格划分，并在三维曲面地形地质模型的断裂带增加网格密集度；

S24、建立模拟断裂带的断层滑动的接触单元，完成三维有限元模型的建立。

进一步地，所述步骤S24中的接触单元通过下式进行断裂带的摩擦与受力演算：

其中，σ₁为最大主应力，σ₃为最小主应力，p₀为孔隙压力，μ为断裂带的摩擦系数。

进一步地，所述步骤S4中设定边界条件的方法包括：

(a)针对岩体自重应力，采用以下步骤：