[发明专利]水电站地下洞群围岩力学参数反演方法

说明书

本发明涉及岩体工程技术领域，具体涉及一种水电站地下洞群围岩力学参数反演方法，实现了对地下洞群施工期动态多阶段以及实时性需求的参数反演。技术方案概括为：根据水电站地下洞群区对应数据建立地下洞群的FLAC3D三维数值模拟模型；对三维数值模拟模型施加应力场；将参数取值样本方案输入到三维数值模拟模型中进行洞群开挖支护模拟计算；获取各多点位移计的相对位移增量计算值，并根据相对位移增量计算值得到该多点位移计对应的“力学参数‑围岩位移”样本；再根据“力学参数‑围岩位移”样本，得到对应的支持向量回归模型；然后建立目标优化函数，根据函数进行参数反演取值，本发明适用于水电站地下洞群围岩力学参数反演。

技术领域

本发明涉及岩体工程技术领域，具体涉及一种水电站地下洞群围岩力学参数反演方法。

背景技术

西南地区在建或规划的水电站地处具有复杂构造地质背景的深切河谷地区，由于岸坡陡峭，引水发电系统只能被放置在两岸山体中，由于需在有限的空间内布置规模不等、数量众多的洞室，因而形成了体型巨大而结构复杂的地下洞群体系。

由于洞群系统各个洞室之间存在相互影响，不同开挖方案下因应力路径的不同会导致洞室应力与变形分布上存在一定差异，再加之岩体材料地质赋存上的复杂性，因而对大型、复杂洞室群开展变形稳定性分析必须借助数值模拟技术。复杂地下洞群开挖数值模拟能够全面反映地下洞群总体变形破坏特征，并且能够‘预演’或‘再现’开挖过程中的变形破坏动态演化过程，这对于开挖支护方案的初步设计以及施工期的开挖支护动态调整是至关重要的。

然而，数值模拟计算结果的可靠性很大程度上取决于模型中所选取的各类岩体物理力学参数。室内实验所得力学参数由于尺度效应不能直接用于数值模拟，地质专业基于室内试验结果并结合岩体质量分级评价而推荐的岩体力学参数也因人为因素影响而不太可靠，因此，利用洞室开挖施工期获取的现场变形量测信息，通过位移反分析得到的岩体力学参数才有意义，也更接近实际岩体的真实力学参数。

洞室的开挖必然导致洞周损伤，形成开挖松弛区，相较于未扰动岩体，松弛区内岩体的变形和强度参数出现不同程度的弱化。为了在围岩参数反演分析中考虑这一实际情况，目前的做法是将洞周围岩处理为多层介质模型，在洞群开挖模型中预先划分出洞周松弛区。这种将松弛区边界面视为特殊的岩性分界面，采用常规方法完成有限元建模的做法，仅适用于静态反馈分析或终了阶段反馈分析，原因在于当松弛区边界发生变动时，必须修改模型，包括重新剖分网格、反演地应力场以及开挖模拟计算，这一过程极为耗时，难以适应施工期动态多阶段参数反演的实时性需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种水电站地下洞群围岩力学参数反演方法，实现了对地下洞群施工期动态多阶段以及实时性需求的参数反演。

本发明采取如下技术方案实现上述目的，水电站地下洞群围岩力学参数反演方法，包括：

步骤1、根据水电站地下洞群区对应数据建立地下洞群的FLAC3D三维数值模拟模型；

步骤2、根据水电站地下洞群区实测地应力数据反演地下洞群区三维初始地应力场，并将应力场施加到FLAC3D三维数值模拟模型中；

步骤3、确定待反演参数取值样本方案；

步骤4、将参数取值样本方案输入到施加了应力场的FLAC3D三维数值模拟模型中进行洞群开挖支护模拟计算，从各开挖模拟步计算结果中提取各多点位移计的相对位移计算值；

步骤5、获取对应所有样本方案的多点位移计的相对位移增量计算值，得到该多点位移计对应的“力学参数-围岩位移”样本；

步骤6、根据多点位移计的“力学参数-围岩位移”样本，得到该多点位移计对应的支持向量回归模型；