大坪山隧道初始地应力场有限元回归分析

基于大坪山隧道工程地质条件及可能穿越高地应力而带来的深部工程地质问题,结合钻孔有限测点的地应力测量结果,采用三维有限元分析方法对大坪山隧道的初始地应力场进行了拓展分析.通过建立三维地质模型,计算在自重应力、水平X、Y方向挤压和XY面剪切构造等4种工况下的构造应力场.用最小二乘法求解对应的回归系数及实测点的回归计算值,剔除不合理的测点,将计算值与实测值进行对比分析,采用Sufer软件绘制隧道洞轴线主应力等值线图,得出整个工程区特别是重要工程部位的回归初始地应力场.计算结果表明:测点回归值与实测值大部分吻合较好,反演回归得到的地应力场是合理的,符合实际的初始地应力场分布规律.     

超大埋深特长公路隧道初始地应力场反演分析

为探明蓝家岩超大埋深特长公路隧道轴线方向的初始地应力场状态,依据工程地质勘察报告,利用有限元计算软件ANSYS建立了工程区三维地质模型;以现场水压致裂法测得的初始地应力资料为研究基础,通过地质力学分析确定影响初始地应力场形成的主要因素,并将其表达为数值计算所需的边界和初始条件;在各影响因素单独作用下,计算得到水压致裂法各测点位置的地应力量值;运用多元回归分析获得了蓝家岩隧道轴线方向上的初始地应力场分布规律。根据蓝家岩隧道轴线处地应力场回归方程,计算得到现场应力解除法各测点位置处的地应力,并与实测结果进行比较,从而验证反演回归计算结果的合理性。结果表明:主应力量值随埋深呈现出近似线性增长的关系,垂直主应力等于或略大于单位面积上覆岩层的自重应力;主应力量值呈现出S_H(最大水平主应力)S_h(最小水平主应力S_V(垂直主应力)的规律,表明蓝家岩隧道初始地应力场以水平构造应力为主导;主应力量值大部分在20 MPa以上,说明蓝家岩隧道为高地应力场隧道;最大水平主应力与最小水平主应力的量值相差较大,根据摩尔-库仑强度理论可知隧道水平面内存在较大剪应力,易导致围岩产生过大变形或破坏;在断层经过区域,受断层挤压剪切作用,地应力变化剧烈,相对断层前后的地层而言有一定的应力松弛。     

考虑走滑断裂活动影响的公路隧道初始地应力场反演分析

为了使跨活动断裂带区域地应力反演结果更加符合实际，提出了考虑走滑断裂活动影响的公路隧道初始地应力场反演思路。通过在断裂带与两侧岩体之间建立接触单元，采用边界位移荷载实现了断裂带两侧岩体的相对挤压及滑动作用。依托华坪至丽江高速公路东马场1号隧道工程，对比分析了采用常规边界荷载和考虑走滑边界荷载2种情况下隧址区地应力场的反演结果。研究结果表明:考虑走滑边界荷载反演得到的地应力场更加符合实际且精度更高；常规边界荷载的最大残差为2.29 MPa，而走滑边界荷载的最大残差仅为0.66 MPa，其残差平方和也均小于常规边界荷载；在断裂带附近，考虑走滑活动影响的最大、最小水平应力值相对常规边界均有所减小，上盘岩体垂直应力也相对减小，下盘岩体受上盘岩体的影响垂直应力相对增大，符合跨断层岩体区域实际地应力场的分布规律；隧址区整体表现为水平应力大于垂直应力，以水平构造应力为主。     

BP神经网络在隧址区初始地应力场计算中的应用

简要介绍了BP神经网络法在隧址区初始地应力场计算中的原理和过程,并以某隧道为实例,结合有限元分析对该隧道隧址区的地应力场分布进行了计算,得到了较为可靠的结果,为类似工程的初始地应力计算提供参考。     

基于分段单孔反演的隧址区多断层地应力分布特征

目前，针对具有多个原位地应力测试钻孔的隧址区初始地应力场反演，往往一次性将全部实测值用以计算值的回归反分析，没有考虑到隧道纵向长度远超其他方向且钻孔分布较远的特点，单个钻孔表征的临近区域地应力分布特征或反演精度被其余钻孔实测值“拉低”，导致整体反演结果容易陷入局部优解。依托拉林铁路桑珠岭隧道、叙毕铁路斑竹林隧道、沿江高速火山隧道、木寨岭公路隧道等工程，采用多元线性回归法结合最小二乘法寻优准则，分析了隧址区仅有单个钻孔反演精度较高的原因，提出了对具有多个钻孔的隧址区分段并分别进行单钻孔回归反演的新方法。在此基础上，重点讨论了木寨岭公路隧道断层破碎带区域地应力分布特征。结果表明：分段单孔反演较多孔反演进一步提高了反演精度；地应力的分布在断层前后呈现出先急剧增大后急剧减小的特征；除自重应力与埋深存在一定关联外，两项水平主应力随断层间距或厚度的增大突变性加剧；断层之间间距、断层倾角、断层厚度均是影响地应力方向偏转大小的重要因素，断层之间间距或断层倾角越小、断层越厚，地应力方向偏转越显著。     

雪峰山公路隧道地应力场反演及工程应用

初始地应力场主要由自重场和构造场产生，它是岩土工程设计与施工所要考虑的重要因素之一。根据雪峰山公路隧道实测地应力资料，充分考虑岩体自重与构造应力的影响，采取三维有限元回归分析方法，通过对实测点地应力值用逐步回归分析方法求出回归系数，得到计算区域的初始地应力场。研究成果表明：计算结果与实测值吻合较好，所拟合的初始地应力可作为工程设计与施工的依据。     

邵怀高速雪峰山隧道初始地应力场研究

雪峰山隧道为深埋隧道,初始地应力场对围岩变形特性具有重要的控制作用.运用水压致裂法测试、室内Kaiser效应测试和有限元数值模拟等3种方法,对雪峰山隧道初始地应力场进行了研究,并对雪峰山隧道的初始地应力场作出了较准确的判断,为隧道的设计与施工提供了可靠的依据.对3种方法进行了对比分析.     

邵怀高速雪峰山隧道初始地应力场研究

雪峰山隧道为深埋隧道，初始地应力场对围岩变形特性具有重要的控制作用。运用水压致裂法测试、室内Kaiser效应测试和有限元数值模拟等3种方法，对雪峰山隧道初始地应力场进行了研究，并对雪峰山隧道的初始地应力场作出了较准确的判断，为隧道的设计与施工提供了可靠的依据。对3种方法进行了对比分析。     

雪峰山公路隧道地应力场反演及工程应用

初始地应力场主要由自重场和构造场产生,它是岩土工程设计与施工所要考虑的重要因素之一.根据雪峰山公路隧道实测地应力资料,充分考虑岩体自重与构造应力的影响,采取三维有限元回归分析方法,通过对实测点地应力值用逐步回归分析方法求出回归系数,得到计算区域的初始地应力场.研究成果表明: 计算结果与实测值吻合较好,所拟合的初始地应力可作为工程设计与施工的依据.     

反演理论在隧道工程中的应用现状综述

通过对反演理论在隧道工程中应用实例的调研，从初始地应力反演、地层参数反演、其它参数反演以及反馈预测反演等四类应用类型，阐述了现状。此外，还讨论了应用过程中的几个关键共性问题。最后，对今后的应用提出了一些应注意的问题。     

纸坊隧道初始地应力场线性回归分析

影响初始地应力场的主要因素有自重应力场和构造应力场。首先,假定研究区域的岩性为弹性;然后,利用各测点的水压致裂地应力测量资料和4个模拟构造应力场的三维有限元计算结果,用最小二乘法多元回归分析,得到了与4个自变量（分别对应自重应力、隧道轴线方向构造应力、垂直轴线方向构造应力和水平面内剪切应力）相对应的回归系数L1、L2、L3、L4,再计算复相关系数r及偏相关系数,判断回归效果;最后回归计算出初始地应力场。     

南水北调西线泥曲-杜柯河段三维初始地应力场反演

初始地应力场信息的获取是岩土工程设计和施工中所要考虑的重要因素之一，根据工程建设区域地应力实测资料，并结合水压致裂法测试没有竖直向剪力的特点，运用三维有限元回归分析方法，假定岩体自重应力和构造应力为应力场构成要素，利用多元回归分析原理，可获得计算区域的初始地应力场。通过对南水北调西线一期工程泥曲—杜柯河段运用该方法进行分析，结果表明该方法可行，回归值与实测值能较好地吻合，容易理解。     

深埋特长公路隧道三维初始应力场的回归分析

结合苍岭隧道现场的工程地质条件及实测地应力资料,在分析工程区初始应力场各影响因素的基础上,采用有限元数值模拟对建立的隧道三维地质概化模型在各影响因素单独作用下进行分析计算;并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,建立最优的回归方程,从而获得整个工程区初始地应力场较为合理的分布规律。利用上述方法获得了苍岭隧道初始应力场分布的回归方程,并通过实测点的计算应力值与现场实测值的比较可知,回归得到的初始应力场是合理的,为苍岭隧道的设计、施工提供了重要的基础性资料。     

嘎隆拉隧道初始地应力钻孔应力解除法在现场测试中的应用

嘎隆拉隧道在前期设计阶段采用水压致裂法进行了应力测试,但提交的成果仅为平面应力.为了确定隧道地段初始地应力场的三维空间应力状态,并为隧道设计与施工提供依据,运用钻孔应力解除法测量了嘎隆拉隧道区2个测点的地应力.测试结果表明,最大主应力最大值为28.5 MPa,最小值为25.3 MPa.由于隧址区属于高地应力区,最大主应...     

平面弹性位移反演灵敏度分析及随机位移反分析

提出正算过程采用平面弹性复变方法中的Cauchy积分解法,优化方法选用遗传算法的随机位移正反分析方法。分析了目标函数对待反演参数的灵敏度,研究了位移观测噪声对识别结果的影响规律。结果表明该方法从根本解决了采用优化技术进行位移反分析的求解效率问题;能够反映地应力场和实际岩体的不确定性;能够反映位移观测噪声对反演结果产生的影响,具有较好的容错性能和全局搜索性能。     

超深埋长隧道地应力场综合反分析方法与应用

在分析超深埋长隧道工程沿线地应力场时,大埋深、长洞线、复杂地质条件等因素增加了工程区地应力场的复杂性和认知难度,影响了地应力判断结果的准确性。锦屏山超深埋特长交通洞为中国埋深最大的交通隧道,最大埋深达到2 375 m、长度达到17.5 km,水压致裂法、应力解除法等常规的直接地应力测试方法仅适用于洞口等浅埋位置,难以直接测得深部的地应力数值,进而影响对整个区域地应力场的判断,客观信息的缺乏决定了要从其他多个角度去评估地应力场状态。首先借助峰值强度和残余强度应力包络线,揭示了隧道周边不同位置处围岩开挖响应所对应的应力状态,提出了超深埋长线形隧道工程地应力场分析工作流程。在锦屏山交通洞工程实践过程中,综合采用宏观地质判断、现场破坏现象分析、测试成果指示、应力集中区推断等方法,对地应力场分布特征进行了评估和解译。另外,由于岩组、褶皱、构造、地形等条件导致局部地应力异常,采用非连续数值分析方法分析了结构面、褶皱2种代表性因素对局部地应力场的影响。最后,基于上述研究成果,建立考虑了地形、褶皱和主要断层的整体高精度三维模型,利用褶皱构造和断裂构造在现今构造挤压作用下的响应方式揭示了沿线地应力存在的分区现象,为超深埋长线形隧道工程的地应力场判断提供了更加准确便利的方法。     

基于遗传算法优化神经网络的纸坊隧道初始地应力场拓展分析

遗传算法具有较强的全局搜索能力,神经网络具有自学习能力,结合神经网络和遗传算法,可以充分利用两者的优点,使新算法既有神经网络的学习能力和鲁棒性,又有遗传算法的强全局搜索能力。初始应力场和待定因素之间的关系往往比较复杂,而基于遗传算法优化神经网络可以容易地确定出初始应力场和待定因素之间的非线性映射关系,将该方法用于纸坊隧道初始地应力场的拓展分析研究,获得了很好的效果。     

软弱围岩初始地应力下的衬砌受力分析

结合某隧道工程实例,利用有限元分析方法和工程类比法。分析隧道衬砌在软弱岩层不同初始地应力作用下的受力和围岩的变形情况。得出随着围岩初始地应力的增加,围岩的最大水平和竖直位移、锚杆和初支最大轴向应力接近线性增加趋势,且随初始地应力的改变,最大值节点的值仍为最大。与初支相比二次衬砌受力极小,证明其具有安全储备的作用。这一结果与施工现场观察的现象基本吻合,为今后软弱围岩条件下隧道衬砌支护设计起到参考性价值。     

四渡河特大悬索桥隧道锚固系统数值分析

四渡河特大悬索桥是一座主跨为900m的单跨悬索桥。宜昌岸采用隧道式锚。介绍隧道锚固系统数值分析过程中初始地应力场的形成。隧道式锚碇与公路隧道的新奥法施工过程模拟。隧道锚隧洞周边接触软弱层的模拟．简要分析了围岩的稳定性,得出隧道锚固系统的整体安全度。     

深埋高地应力水工隧洞地应力特征及岩爆脆性破坏深度预测研究

为解决高地应力情况下水工隧洞开挖时产生的岩爆问题,以新疆某高埋深水工隧洞为依托,并结合现场水压致裂法和钻孔套芯解除法测试获得的地应力数据。研究深埋引水隧洞区域地应力场分布规律,通过强度理论判断岩爆发生的可能性;在考虑高地应力与围岩开挖二次应力状态作用前提下,通过岩爆破坏区深度理论公式,结合现场数据计算出岩爆破坏深度。结果表明： 1）隧洞处平均初始地应力应力基本在23 MPa左右,最大水平主应力为28.6 MPa,属于高地应力隧洞; 2）三向主应力间的总体关系为σH（最大水平应力）>σZ（自重应力）>σh（最小水平应力）,属于σHZ（走滑型）初始地应力场,以水平构造应力为主导; 3）隧洞最大主应力与最小主应力之间差值较大,依据摩尔-库仑准则,表明该隧洞开挖的临空面会存在较大的剪应力,易引起隧洞发生岩爆; 4）在隧洞开挖过程中,隧洞将会发生中—强等级的岩爆,发生岩爆脆性破坏最大深度为0.68 m。