基于人工神经网络和地层剥蚀原理的地应力场反演研究

基于人工神经网络(ANN)的地应力场非线性反演方法,能够考虑多种地质构造运动的荷载或位移作用模式和自重的影响,更好地建立实测地应力值与模型边界条件的非线性映射关系。河谷地应力场的分布规律,一方面取决于区域地应力场的分布,另一方面又受地层侵蚀卸荷作用的控制,考虑地层剥蚀卸荷效应对于正确认识和评估区域地应力场的应力分布和状态是非常有必要的,本文以两河口水电站地下厂房洞室群区域地应力实测资料为基础,首先建立三维地质和数值计算模型,考虑河流下切的河谷形成过程,基于人工神经网络(ANN)进行地应力场的非线性反演,通过现场探洞围岩破坏、区域构造背景分析等证明了反演方法的科学可靠,研究成果可以为类似工程提供参考。     

基于FLAC3D的三维地应力场反演分析

以应力回归分析方法为基础,针对FLAC3D程序施加荷载以及处理边界条件方面的特殊性和传统地应力场反演方法的局限性,提出一种基于连续加载法的FLAC3D三维初始地应力场反演的改进方法,给出了该方法的具体实现步骤,通过简单算例分析验证了该方法的优越性,并将该方法应用于双江口水电站大型地下厂房区域地应力场反演回归分析,回归结果与实测值基本相符,说明该方法是可行的,可获得合理可靠的三维地应力场,并具有易于实现的特点。     

江坪河水电站坝址区初始地应力场-三维数值反演分析

在对江坪河水电站区域地应力场特征进行实测分析的基础上,通过对三维模型施加不同的边界载荷,对比分析应力拟合点处的计算应力与实测应力,采用三维数值分析方法对水电工程坝址区初始地应力场进行反演分析。结果表明:江坪河水电站坝址区初始地应力场量值较低,最大主应力为2.5 MPa,方向为N45°W;最小主应力为1.5 MPa,方向为N45°E。应力拟合点处应力计算值与实测值较为接近,表明反演得到的坝址区初始地应力场是合理的,符合坝址区地质构造历史背景。     

丰宁抽水蓄能电站地下厂房初始地应力场反演

丰宁抽水蓄能电站是目前世界上最大的抽水蓄能电站,地下洞室群开挖规模巨大,围岩主要为中粗粒花岗岩,岩体存在蚀变现象,中小规模断层较发育。根据实测地应力资料,考虑自重与构造运动对初始地应力场的影响,基于三维有限差分法进行了地下厂房区域地应力场回归反演以及工程区应力特征分析。分析结果表明:地下厂房区域初始地应力以近东西向水平构造应力为主,叠加重力应力场。通过对反演分析得到的初始地应力结果与实测地应力相比,发现两者的量值及方位都较为一致,表明反演结果是合理可靠的。成果可作为后续稳定性分析和其他工作的参考。     

某深埋长隧洞三维初始地应力场反演回归分析

采用三维有限元法对某深埋长隧洞区域的三维初始地应力场进行了反演回归分析,在实测点地应力值与计算得到的应力值之间建立多元回归模型,通过多元回归分析,求出最优回归系数.通过实测点的计算应力值与现场实测值的比较,两者在量值上相当且方向上接近,表明经过回归分析得到的地应力场是合理的,可为隧洞设计、稳定性分析和确定合理的施工方案提供基础性资料和科学依据.     

基于ELM的河谷区域初始地应力场反演分析

分析河谷区域地应力场的特殊性,提出基于ELM的河谷区域地应力场反演方法。以某水电站地下厂房项目为工程实例,分析实测地质资料和实测地应力资料,建立大范围区域三维地质体模型。利用ELM和FLAC3D相结合,考虑自重、构造运动和侵蚀下切作用的影响,通过反演计算获取该区域的初始地应力场。对计算结果合理性进行分析,证明了反演方法的工程应用价值。     

黄金坪水电站地下厂区三维地应力场反演分析

地下厂房的厂区三维地应力场反演分析计算,是超大型地下洞室群围岩稳定研究的重要内容,本文以黄金坪水电站为例,根据实测地应力值和山体地形、地质条件建立三维地应力场反演计算模型,采用三维非线性有限元反演地下厂区初始地应力场,并对各种计算模型进行地应力插值计算。计算结果说明在主要建筑物处的反演计算应场基本与实测地应力点吻合,反演计算应力场基本上反应了实测应力点的基本规律。     

云南某水电站地下厂房区地应力场模拟分析

结合水电站大型地下厂房区工程地质条件,建立三维有限元地质模型,利用钻孔中实测的三维地应力数据与有限元(ABAQUS)相结合,对地应力场进行多元线性回归分析,求得回归系数并建立多元线性回归方程。建立模型中各节点应力分量与坐标的函数关系,利用ABAQUS用户子程序反演模拟出地应力场,利用地应力场云图及矢量图分析判断地应力场发育规律,分析判断地下厂房区地应力大小与方向,结果表明,地下厂房区为中等地应力区,地下厂房在开挖过程中有发生轻微岩爆的可能。     

基于BP神经网络的三维地应力场反演分析

在工程地应力测试和试验洞变形监测结果综合分析的基础上,建立地质概化模型,试验洞施工开挖模型、地应力场分布模型。在此基础上,采用正交设计方法和神经网络进行了岩体地应力场三维变形反演分析,获得了岩体地应力场沿深度的分布规律。比较监测与计算位移,两者在量值上相当,在变形趋势上也基本相同,而且实测与计算所得地应力值较吻合,表明所获得岩体地应力场是基本合理的。     

清远抽水蓄能电站地应力场有限元回归分析

如何确定可供工程应用的岩体初始应力场,是岩土工程中一个急需解决的实际课题.在清远抽水蓄能电站三维有限元地质模型上施加不同的边界荷载,模拟地应力场的不同影响因素所产生的初始应力,并在现场地应力实测资料基础上,运用多元回归反演方法,预测了包括重要工程部位在内的整个工程区岩体地应力场.     

尼泊尔东北部某水电站引水隧洞初始地应力场反演分析

为了对尼泊尔东北部某水电站大埋深引水隧洞初始地应力场分布特征进行研究与评价,以现场水压致裂法地应力实测资料为基础,通过构建回归方程并拟合实测数据,采用三维有限元回归分析方法获得了工程区初始地应力场分布规律。应力场反演结果表明,测点位置处的应力回归计算值与现场实测值拟合程度较高,充分体现了回归结果的合理性。隧洞轴线所处区域水平构造应力场占主导地位,地应力水平总体为中-低地应力,但是在局部埋深较大的位置存在高-极高应力,发生岩爆的可能性较大。最大水平主应力与隧洞轴线的交角在隧洞出口附近较大,不利于围岩的稳定性。研究结果可为工程建设提供有效的数据支撑。     

广州抽水蓄能电站地下厂房区地应力场分析

本文依据广州抽水蓄能电站地下厂房区4个钻孔不同深度的地应力实测资料,介绍了4个二维和1个三维地应力场的分析成果。通过这些分析计算,对该地区地应力场变化规律、地质构造应力场主压应力方向、地下厂房处地应力状态等有了比较深入的认识。并采用有限元和应力回归分析方法,对自重应力场和地质构造应力场,建立了比较符合实际的力学模型,进行了模拟计算。     

枸皮滩水利枢纽地下厂房区地应力场分析

 本文以1个地面深孔和3个平洞浅孔的地应力实测资料为依据,对枸皮滩枢纽地下厂房区进行三维地应力场分析。简述了对自重应力场和地质构造应力场建立比较符合实际的数学计算模型,进行模拟计算和应力回归分析的方法。通过分析计算,对该区的地应力场的变化规律、地质构造应力场的主压应力方向、地下厂房围岩的地应力状态等,有了较深的认识。     

新疆EDG水库沥青混凝土心墙坝三维有限元分析

采用邓肯-张E~μ模型对EDG水库大坝进行了三维非线性有限元静力分析,通过对沥青混凝土心墙坝的应力与应变分析,研究满蓄期砂砾料坝体的应力、位移分布。结果表明:大坝变形量值和分布规律基本合理,应力应变均在合理范围,大坝安全稳定。     

沙牌碾压混凝土拱坝温度徐变应力仿真计算

根据沙牌工程混凝土徐变试验资料，按混凝土固化徐变理论，分解了沙牌碾压混凝土徐变度函数，得到了沙牌混凝土粘弹性相变形、粘性相变形的数学表达式，提出了混凝土的非线性徐变应力计算方法；根据沙牌碾压混凝土拱坝的材料参数与环境参数，模拟了混凝土的施工过程，得到了沙牌碾压混凝土拱坝的三维温度场与三维应力场的仿真计算成果；比较了混凝土线性徐变应力理论与非线性徐变应力理论下拱冠剖面不同高程、不同部位大坝混凝土应力随时间的变化过程，得出了一些有意义的结论，可供大坝温控设计参考。     

多元线性回归法在某隧洞地应力场反演中的应用

为弥补地应力实测点的不足,有必要通过多元线性回归方法反演地应力场。针对某深埋隧道,以水压致裂法实测地应力为依据,开展了该洞段地应力场的反演分析。在介绍反演基本原理和误差分析的基础上,给出了实例分析结果。研究结果表明,由多元线性回归计算得到的地应力值与实测结果规律一致,可用于评价工程洞段的地应力场分布;受水平构造应力、断裂构造等影响,该洞段地应力场存在一定空间变异性。     

三峡地下厂房区地应力场反演分析

对传统的地应力反演分析方法进行了优缺点的总结。在此基础上,提出了基于区域构造应变的地应力回归分析方法,从理论上,避免了传统方法的缺点。利用传统边界应力回归分析方法和本文方法分别计算了三峡地下厂房区地应力,对比结果表明,本文计算方法所得结果整体精度高于传统方法;计算的稳定性和收敛速度也高于传统方法。建议在以后的地应力反演...     

陕西何家梁隧道地应力测量及围岩稳定性评价

基于何家梁软岩隧道的工程地质条件与三维水压致裂地应力测试方法,测量并分析了工程区地应力分布规律,并采用FLAC3D数值分析软件对隧道开挖稳定性进行了评价。结果表明:自重应力是该地应力场中的主要影响因素,测区应力场为高应力水平,隧道开挖后,边墙中上部及拱顶有不同程度的下沉,周边位移相对值仍在规范允许范围之内。测试及数值分析结果可为工程区隧道开挖的稳定性分析及安全支护提供参考,可对类似软岩隧道的地应力测试及分析提供借鉴。     

太岳山深埋长隧道地应力场研究及其应用

山西省黎城至霍州高速公路的太岳山隧道属于典型的深埋长隧道,采用水压致裂方法对工程区ZK6勘探钻孔进行了地应力测试。测试数据表明：工程区原岩应力主要为水平构造应力,总体应力场特征呈典型的构造应力场类型,隧道围岩属高应力水平。基于实测结果,分析了水平主应力随埋藏深度的变化规律,并论述了侧压系数、侧压比与埋藏深度的关系。通过对初始应力场进行有限元数值模拟可得,实测值与回归值吻合较好,模拟结果也良好反映了该区地应力分布规律。在应力分析的基础上,探讨了地应力场与隧道轴线布置方向的关系、隧道开挖形状的选取和岩爆预测等工程应用问题。     

基于子模型法的面板堆石坝三维应力变形分析

基于三维有限元非线性方法,考虑某高面板堆石坝面板分期施工浇筑的特点,建立精细模拟面板特性的子模型,用有厚度的接触面单元模拟坝体与面板的接触面,设置相应的连接单元模拟面板缝的相互作用,分析了该面板堆石坝在施工期和蓄水期坝体和面板的应力变形,并与类似坝高的面板堆石坝的计算或监测结果进行比较。结果表明:在施工期和蓄水期坝体的最大沉降值约为坝高的1%,位于次堆石区;面板应力以压应力为主,拉应力主要集中在面板与周边山体连接处;周边缝的最大错动剪切变形、最大张拉变形及最大沉降剪切变形均未超过30 mm。