[发明专利]基于多源实测信息的地下工程初始应力场动态反演方法

权利要求书

1.一种基于多源实测信息的地下硬岩工程初始应力场动态反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在地下工程的施工期测量硬岩工程上若干位置的实测应力值，所述实测应力值包括切向应力σ_y、轴向应力σ_x和最大主应力；

S2：通过实际硬岩工程的数据，建立模拟硬岩工程的数值模型；

S3：在平面应变假设的基础上，采用平面四边形等参单元对模拟硬岩工程附近的围岩进行弹塑性有限元分析，得到拟合的切向应力σ_y计算；

S4：根据硬岩工程的实测应力值拟定初始应力边界值σ_y1，若实测值σ_x＞σ_y，则初步判断初始应力场的侧压力系数λ1，反之则λ1，依据隧道力学理论，初始应力边界值σ_y1为：

σ_y＝σ_y1[(1+λ)-2(1-λ) cos2θ]

其中，σ_y为实测洞周切向应力，θ为计算位置与竖直方向的夹角，λ为隧道洞壁的侧压力系数；

S5：比较模拟硬岩工程上与现场测试点位置相一致点的切向应力σ_y计算和实测的切向应力σ_y；若切向应力σ_y计算与实测的切向应力σ_y的差值大于设定值，则初始应力边界值σ_y1不合理，返回步骤S4重新拟定初始应力边界值σ_y1；若切向应力σ_y计算与切向应力σ_y的差值小于设定值，则初始应力边界值σ_y1合理；

S6：将合理的初始应力边界值σ_y1设定为额定应力并作为一组工况；将额定应力代入步骤S2中的数值模型中，并重复步骤S3，计算出新的切向应力值σ_y计算，并将工况组数量累加一次；

S7：当工况组数量小于设定数量的工况组时，将额定应力按设定增量进行叠加，并返回步骤S6；

S8：当工况组数量大于等于设定数量的工况组时，画出工况组内所有的切向应力σ_y计算和实测的切向应力σ_y的关系图，并进行对比；若反演计算的切向应力σ_y计算的图线与实测的切向应力σ_y的图线没有交点，则说明不存在满足现场工程的数据的工况；若反演计算的切向应力σ_y计算的图线与实测的切向应力σ_y有交点，则距离此交点最近的工况下的应力边界条件为初始应力场。

2.根据权利要求1所述的基于多源实测信息的地下硬岩工程初始应力场动态反演方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：

S11：选定实际工程中若干岩体完整、受爆破震动影响小的岩体处作为应力的测量点，并对选定的测量点进行切平和打磨；

S12：向测量点上粘贴应变计，并通过半桥接法使应变计与静态电阻仪连接，读取静态电阻仪上应变计检测的初始应变值；

S13：解除应变计上的应力，并读取应力解除后的解除应变值；

S14：运用初始应变值和解除应变值的差值，计算洞壁的实测应力值。

3.根据权利要求2所述的基于多源实测信息的地下硬岩工程初始应力场动态反演方法，其特征在于，所述测量点上粘贴有三个方向的应变计，三个方向分别为水平的X方向、垂直的Y方向和沿着45°的XY方向。

4.根据权利要求2所述的基于多源实测信息的地下硬岩工程初始应力场动态反演方法，其特征在于，所述步骤S13中解除应变计上的应力的方法为：采用手持式工程钻，并以测量点为中心钻取长度为50mm的岩芯。

5.根据权利要求1所述的基于多源实测信息的地下硬岩工程初始应力场动态反演方法，其特征在于，所述实际硬岩工程的数据包括纵断面图、横断面图、岩体类型、硬岩工程的弹性模量、泊松比、容重、粘聚力以及内摩擦角。