小湾水电站坝址区三维初始地应力场反演回归分析

拉西瓦水电工程坝址区为高山峡谷地貌,受地质构造应力、自重、地表剥蚀和河流侵蚀卸荷等多因素影响而赋存有高地应力,河谷区钻孔岩芯饼化与探洞片状剥落现象明显。该区地应力场及其空间分布特征与多期地质构造运动及河谷演化历史等因素有关,要合理确定其三维地应力分布状况与大小难度较大。为此,采用多元回归与逐步回归相结合的方法对工程区域初始地应力场进行了详细反演。在此基础上,深入研究了河谷区地应力场的空间分布特征与规律,并就其形成机理开展了多因素影响效应分析,可供我国高地应力区水电工程建设参考。

岩体初始地应力场是地下洞室围岩稳定与支护结构设计所需要的基本因素之一,初始地应力场是否可靠将直接影响到工程设计与施工的可靠性与安全性。结合某水电站厂区的地质条件及地应力实测资料,引入灰色控制系统理论,采用三维有限元法和采用静态的三因素灰色计算模型gm(0,3)对厂区岩体初始应力场进行回归反演分析。计算结果表明,厂区存在较大的水平向地质构造作用,岩体的地应力由自重和构造应力叠加而成。实测点的计算应力值与实测值在量值上和方向上都较为接近,表明经过回归得到的地应力场是合理的,从而获得地下厂房厂区初始应力场较为合理的分布规律,为地下厂房的开挖模拟及稳定性分析提供了合理的初始应力场。

岩体初始应力场是影响岩体变形与稳定的主要力源,也是岩土工程设计和施工中考虑的主要因素之一,尤其在高地应力地区显得尤为重要。根据官地水电站厂区的地质条件及地应力实测资料,运用有限元数值分析方法,对坝址区初始应力场进行回归反演分析,计算结果表明:厂区存在较大的水平向地质构造作用,岩体的地应力由自重和构造应力叠加而成;通过多方案分析论证,实测点的计算应力值与实测值在量值上和方向上均较为接近,表明反演得到的坝址区三维地应力场是合理的,符合近坝区地质构造历史背景,其成果可供工程采用。

针对大岗山水电站坝区v型河谷地形地貌特征,根据地应力实测资料及地质构造条件,考虑边坡浅表全风化、强风化地层以及断层破碎带对坝区初始地应力场的影响,建立了坝区初始地应力场三维回归计算分析模型。通过多元回归三维数值计算,求得地应力最优回归系数,较为准确地反演了大岗山坝区的初始地应力场。计算结果表明,大岗山坝区初始地应力场是一个在浅部以构造应力为主、在深部以自重应力为主、由构造应力和自重应力联合组成的中等偏高的地应力场,研究结果为坝区边坡开挖及长期稳定性分析提供了重要依据。

初始地应力场是影响岩体工程稳定性的重要因素之一,是岩土工程设计所需的基本指标。结合锦屏水电站坝区的工程地质条件以及实测地应力资料,采用三维有限单元法,引入灰色控制系统理论,对坝区的初始应力场进行回归分析,求出最优回归系数;实测点回归值与实测值的对比分析表明两者在量值和方向上接近,表明回归所得的应力场是合理的,从而获得坝区初始地应力场,为坝区高边坡、地下厂房的开挖模拟及长期稳定性提供了合理的三维初始应力场。

采用三维有限元对锦屏二级水电站坝址处山区初始地应力场进行反演回归分析,提出了三维应力函数拟合方法。比较了考虑断层和不考虑断层对初始应力场的影响,得出了初始应力场分布特征,包括侧压系数、主应力矢量、主应力等值线分布规律,以及沿探洞轴线断面应力分量的分布规律。结果表明,该方法较合理地反映了地形、地貌和实测应力对初始应力场的影响

以现场实测地应力资料为依据,结合震源机制解方法,对某水电站右岸实测地应力场进行了分析,拟合了地应力场的数学表达式,并推演研究了工程区域地应力场的分布特征,结果表明:某水电站工程区域位于高山峡谷地带,经历了多次构造运动,地应力场主要受区域构造运动的影响,这种影响对水平方向的构造应力尤为剧烈;工程区域地应力场总体表现为竖直应力略小于自重应力,最大水平主应力以构造应力为主,其值约为20mpa。

用有限元法对某水电站坝址区的渗流场参数进行了反演,结合工程地质和水文地质资料以及坝区的钻孔抽注水试验,反演得到了各覆盖层的渗透系数,并计算了整个坝址区的渗流场,为大坝建成后运营期的渗流场计算提供了基础。

第23卷第23期岩石力学与工程学报23(23)：4006～4011 2004年12月chinesejournalofrockmechanicsandengineeringdec.，2004 2004年3月29日收到初稿，2004年5月26日收到修改稿。 *国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002cb412708)及中国科学院武汉岩土力学研究所前沿领域基金(q000216)资助课题。 作者梅松华简介：男，29岁，2001年于长沙矿冶研究院获采矿工程专业硕士学位，现为河北大学讲师、中国科学院武汉岩土力学研究所在职博士 研究生，主要从事岩石力学数值计算方面的研究工作。e-mail：msh_mail@sina.com。 龙滩水电站左岸地下厂房区 三维地应力场反演分析* 梅松华1 ，2 盛谦

在龙滩地下厂房区工程地质和试验洞变形监测结果综合分析的基础上,建立地质概化和试验洞施工开挖模型;采用地应力场随埋深变化呈线性分布的假设,并根据地应力测试成果,确定地应力场的分布区间。在此基础上,采用均匀设计方法和三维显式有限差分法,通过模拟试验洞的开挖变形,对龙滩水电站厂房区岩体地应力场进行了三维变形反演分析。对比计算位移和监测位移,计算各方案的位移目标函数,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的地应力值较吻合,表明所获得的岩体地应力场是基本合理的,同时说明此反演方法简便、有效。

大岗山水电站地下厂房区三维地应力场反演分析——初始地应力场是地下厂房工程设计和稳定性分析的重要依据，通常工程区实测地应力点较少，必须在有限的地应力资料基础上，采用反演分析方法获得整个工程区地应力场。结合大岗山水电站地形地貌条件和地质结构特征，...

在分析糯扎渡水电站地下厂房区工程地质资料及地应力实测资料的基础上,建立了三维地质概化模型。对现有地应力场反演方法进行优缺点与适用性分析,确定采用应力回归反演法。根据应力回归法原理,借助三维有限差分程序flac3d,对施加应力边界条件和位移边界条件模拟构造作用的效果做了对比,确定采用施加位移边界条件模拟构造作用。同时考虑到研究区域总体地应力水平较低的实际情况,通过试算确定了模拟各构造作用的位移边界值的大小。通过模拟计算,获得了影响地应力场形成的各因素(自重与构造作用)单独作用下的基本应力场并提取得到测点处的计算应力值,继而形成回归分析样本数据,由此建立实测应力与自重应力分量及各基本构造作用应力分量间的多元线性回归关系,得到最优回归系数。对比实测与反演所得应力,两者在数值上的差值在可接受的范围内,方向上则基本接近。反演所得地应力场的规律性与依据实测数据所做的推断基本一致,可用于后续调压井及相关区域洞室开挖稳定性分析。

初始地应力场是地下厂房工程设计和稳定性分析的重要依据,通常工程区实测地应力点较少,必须在有限的地应力资料基础上,采用反演分析方法获得整个工程区地应力场。结合大岗山水电站地形地貌条件和地质结构特征,基于地下厂房区地应力实测资料,研究了地下厂房区地应力场分布特征;在此基础上,采用有限元数学模型多元回归方法,进行了大岗山水电站地下厂房地应力场三维反演分析研究,获得了地下厂房区域地应力分布规律和影响因素的认识。结果表明,大岗山工程区地应力场分布受构造应力、地质构造和地形地貌的综合影响,岩性对地应力影响较小,岩脉与断层影响显著;在地下厂房区最大水平主应力σh、最小水平主应力σv、铅直向应力σh关系为σh>σv>σh,地应力量值中等,侧压力系数垂直厂房轴线方向为0.5～0.6,轴线方向为1.1～1.3。

采用岩体渗流场与应力场耦合分析的多重裂隙网络模型,对小湾水电站坝区建坝蓄水后的渗流场与应力场进行了三维有限元分析与计算。计算结果可知,建坝蓄水使坝区渗流场的补给关系发生变化,且使大坝附近的坝基岩体竖向有效应力增大,也使坝肩岩体的拉应力增大

本文采用三维有限元法对锦屏二级水电站引水隧洞区域的三维初始地应力场进行了反演回归分析,实测点处地应力计算值与实测值吻合较好,表明经过回归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。

初始地应力是岩土工程设计与施工所要考虑的重要因素之一。由实测地应力资料反演初始地应力场的方法很多,且各有优势。根据溪洛渡水电站工程坝区地应力的实测资料,采用有限单元法,结合多元线性回归方法、神经网络方法和遗传算法,分别反演求得整个坝区的初始地应力场。比较发现3种方法反演计算的结果非常接近,且均能模拟实际地应力场的分布规律。进一步的分析结果表明,由于溪洛渡水电站工程坝区在天然情况下岩体的屈服范围很小,坝区初始地应力场的非线性特征不明显,故线性回归分析方法即可满足要求。同时,研究还表明,在结果均能满足要求的前提下,回归分析方法与神经网络方法和遗传算法相比具有更方便快捷、易于掌握、唯一解的优势。

结合阴坪水电站厂区地应力实测资料,以ansys软件为平台,构建厂区地应力反演计算模型,采用位移函数法对阴坪水电站厂区岩体地应力进行反演分析,从而获得了初始应力场资料。同时,对精细模型的主应力分布及拟开挖的地下洞室群附近的各主应力进行了分析,结果表明实测点处地应力的计算值与实测值吻合较好,可用于地下洞室群围岩稳定性分析的精细模型中。

初始地应力是岩土工程设计与施工所要考虑的重要因素之一.根据双江口水电站工程区域实际地质条件以及实测地应力资料,建立了能够反映研究区地貌、岩体结构的地质模型.采用快速拉格朗日计算程序flac3d对建立的三维地质概化模型进行计算,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,表明经过回归得到的地应力场是合理的,为双江口水电站地下厂房的开挖模拟及长期稳定性分析提供了合理的三维初始地应力场.

根据某水电站厂区地质条件及地应力实测资料,本文运用灰色控制系统理论及有限元数值分析方法,对该区域岩体初始地应力场进行分析。经过多方案计算与筛选,为工程结构设计和施工提供了可用的三维初始应力场,同时,文中所描述的计算模型及分析方法亦为其他工程提供了有益的借鉴。

结合某水电站地下厂房区工程地质与水文地质条件以及实测地应力资料,分析影响区域初始地应力的因素;以ansys作为有限元计算工具,计算各影响因素下厂区地应力值;在实测点勘察获得的地应力值与计算得到的地应力值之间建立多元回归模型,求出回归系数,从而获取厂区初始地应力场分布规律,为地下厂房设计与开挖施工提供了合理的三维初始地应力场.

岩体初始地应力场是影响岩体变形与稳定的主要力源,也是岩土工程设计和施工中考虑的主要因素之一,尤其是在大型地下工程建设中显得尤为重要。根据某水电站厂区的地质条件及地应力实测资料,运用有限元数值分析方法,对坝址区初始应力场进行了回归反演分析,通过多方案筛选,取得了较为客观合理的初始地应力场,为地下厂房的设计和施工提供了可靠依据,其方法可供类似工程参考。

本文分析了小湾水电站初设阶段坝区岩基爆破８组结构面的现场抗剪强度，并对软性和硬性结构面的抗剪强度进行了预测．