某地下廠房的初始地應(yīng)力場(chǎng)反演及圍巖穩(wěn)定性分析.pdf

1、初始地應(yīng)力反映了在巖土工程開(kāi)挖施工前，地層中存在的天然應(yīng)力狀況。它不但是影響巖體力學(xué)性質(zhì)的重要因素，而且是產(chǎn)生巖土開(kāi)挖變形以及破壞的作用力。確定初始地應(yīng)力場(chǎng)，對(duì)于地下洞室、工程邊坡以及地基巖體的穩(wěn)定性分析至關(guān)重要，尤其在大型巖土工程建設(shè)中，獲得的初始地應(yīng)力場(chǎng)能否反映真實(shí)情況，將直接關(guān)系到工程設(shè)計(jì)與施工的可靠性和安全性。因此如何合理地模擬巖體初始地應(yīng)力場(chǎng)歷來(lái)是巖土力學(xué)的一個(gè)重要課題。
　　初始地應(yīng)力場(chǎng)的成因和影響因素比較復(fù)雜，包括自

2、重作用、地質(zhì)構(gòu)造作用，地形、地勢(shì)、斷層、裂隙，地質(zhì)力學(xué)參數(shù)等因素。大量工程實(shí)踐表明，地質(zhì)構(gòu)造與自重作用是巖體地應(yīng)力場(chǎng)形成最為主要的因素，因此可以將初始地應(yīng)力場(chǎng)看成是自重應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)兩部分的疊加。本文所采用的初始地應(yīng)力場(chǎng)反演方法主要是針對(duì)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，適用于構(gòu)造應(yīng)力隨深度線性變化的情況。
　　本文根據(jù)地應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律以及現(xiàn)階段初始地應(yīng)力的反演方法，在系統(tǒng)分析和總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，考慮巖體地應(yīng)力場(chǎng)的形成因素以及廠房區(qū)地形地貌

3、的影響，提出了一種巖體初始應(yīng)力場(chǎng)反演方法，該方法利用響應(yīng)面法(RSM)和有限元數(shù)值方法(FEM)，建立了開(kāi)挖變形以及巖體力學(xué)參數(shù)之間的非線性映射關(guān)系。以白山抽水蓄能泵站地下廠房為例，通過(guò)定義反問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)，將初始地應(yīng)力場(chǎng)的反演問(wèn)題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問(wèn)題，最后通過(guò)遺傳算法(GA)進(jìn)行最優(yōu)化計(jì)算確定了巖體中的初始構(gòu)造應(yīng)力。
　　通過(guò)地下廠房開(kāi)挖位移的觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間的對(duì)比，驗(yàn)證了這種方法的有效性?；诔跏嫉貞?yīng)力場(chǎng)反演結(jié)果以及部分巖體力學(xué)參