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高陡复杂露天矿边坡地应力场分区非线性反演分析 被引量:16
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作者 王金安 黄琨 张然 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期214-221,共8页
地应力是边坡稳定性分析的重要因素。在杏山铁矿露天高陡边坡实测地应力数据的基础上,采用多元线性回归方法,在充分考虑岩体自重与构造应力影响的情况下,对5类11种边界条件工况进行了有限差分FLAC3D的模拟加载,反演得出研究区域内的地... 地应力是边坡稳定性分析的重要因素。在杏山铁矿露天高陡边坡实测地应力数据的基础上,采用多元线性回归方法,在充分考虑岩体自重与构造应力影响的情况下,对5类11种边界条件工况进行了有限差分FLAC3D的模拟加载,反演得出研究区域内的地应力场。鉴于该方法只能对地应力场进行线性和全区反演,这对内部结构极其复杂、矿区内各个区域岩性和地形差异较大的金属矿山矿体显然是不够准确的。为了克服以上缺陷,采用了非线性的神经网络反演方法,并根据岩体的岩性分布和地形起伏将整个矿区划分为5个分区,通过引入侧压力系数k0实现分区域反演,从而得到整个矿区的地应力场。研究表明,在复杂地质条件下,神经网络方法反演出的初始地应力分布更加合理。 展开更多
关键词 露天边坡 地应力场 分区 非线性 反演分析
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复杂工程地质体地应力场智能反演 被引量:16
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作者 杨志强 高谦 +1 位作者 翟淑花 杨啸 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期154-160,共7页
地应力是地质构造和自重共同作用在地质体内形成的原始应力,是影响工程稳定性和灾变失稳的重要因素.由于受漫长的地质构造作用和地质演化,地应力场随时间和空间变化,由此使准确反演地应力场造成困难.以金川矿区为工程背景,借助地应力测... 地应力是地质构造和自重共同作用在地质体内形成的原始应力,是影响工程稳定性和灾变失稳的重要因素.由于受漫长的地质构造作用和地质演化,地应力场随时间和空间变化,由此使准确反演地应力场造成困难.以金川矿区为工程背景,借助地应力测量结果,开展工程地质体的地应力场反演研究.首先,建立矿区工程地质体三维数值模型,并采用正交数值分析和遗传规划算法,建立地应力与岩体参数和侧压系数的函数关系;然后,根据实测的地应力值与计算的地应力值之差平方和最小为优化目标,建立工程地质体的地应力场反演优化模型.采用遗传算法求解,获得矿区岩体参数和侧压系数;最后,将其代入数值模型进行正分析由此获得初始地应力场.通过4个测点地应力测量值与反演值对比分析可知,反演地应力的最大误差为16%,最小误差仅为0.62%.研究结果表明,地应力智能反演方法可用于复杂工程地质体的地应力场反演,且获得的地应力场满足地质工程分析所需要的精度. 展开更多
关键词 工程地质体 地应力场 智能反演 FLAC3D 遗传算法
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断层对地应力场方向的扰动规律及反演分析方法 被引量:16
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作者 陈世杰 肖明 +1 位作者 陈俊涛 任俊卿 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1434-1444,共11页
地下工程区的断层对局部应力场的方向有着复杂的影响。为准确获取断层扰动下的初始应力场,提出基于等效构造作用荷载的二次反演分析方法。首先,通过定性认识和简单数值试验分析断层附近主应力方向的偏转规律,可为识别受断层影响的异常... 地下工程区的断层对局部应力场的方向有着复杂的影响。为准确获取断层扰动下的初始应力场,提出基于等效构造作用荷载的二次反演分析方法。首先,通过定性认识和简单数值试验分析断层附近主应力方向的偏转规律,可为识别受断层影响的异常实测应力数据提供判断依据。其次,主要考虑河谷地形的影响,采用改进的侧压力系数法反演大模型应力场。然后,建立含断层的精细化小模型,并根据在大模型中插值获取的应力场来计算等效构造作用荷载,基于弹塑性理论进行应力场的二次反演计算。最后,针对金川地下厂房地应力实测资料反演初始应力场,验证了3#测点的异常是受断层扰动影响,并研究断层附近的应力场规律。研究结果表明:局部应力场方向在断层带内外的偏转规律不同,且跟断层产状有显著关系;反演方法能综合考虑河谷地形、断层、复杂构造作用的影响,对实测点的反演精度高,能较好地反映断层附近应力场量值和方向的不均匀特性。 展开更多
关键词 地下工程 断层 地应力场方向 侧压力系数法 反演分析
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地下矿山地应力场反演数值模拟研究 被引量:9
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作者 王社光 王立杰 +3 位作者 耿帅 张素娜 于兴社 尹爱民 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第10期46-50,共5页
掌握岩体初始地应力场,尤其是其三向主应力的大小和方向,是进行地下巷道支护和采场结构参数优化的基础。根据某铁矿地质资料及矿区内断裂构造,以有限元数值分析为基本手段,提出了考虑矿区F1、F3、F4、F9断层构造运动、岩体自重等多因素... 掌握岩体初始地应力场,尤其是其三向主应力的大小和方向,是进行地下巷道支护和采场结构参数优化的基础。根据某铁矿地质资料及矿区内断裂构造,以有限元数值分析为基本手段,提出了考虑矿区F1、F3、F4、F9断层构造运动、岩体自重等多因素的岩体初始地应力场反演思路。采用理论分析、三维地质建模和数值模拟计算相结合的方法,考虑地层岩性、断层构造等因素,联合使用Micromine、3DMine及Rhino等几种软件建立矿山三维地质模型,然后采用FLAC3D数值模拟软件对模型进行初始应力场计算平衡,得到初始应力场。该方法可以较好地满足复杂和极复杂地质条件,特别是深部矿井复杂地质条件的地应力反演分析。 展开更多
关键词 断层构造 地应力场 三维地质建模 反演 FLAC3D数值模拟
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高水头抽水蓄能电站地应力综合测试及抗劈裂分析
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作者 韩晓玉 郑炜烽 +1 位作者 董志宏 张新辉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2167-2174,共8页
抽水蓄能电站建设处于加速期,合理布置地应力试验和精准获取地应力数据对高水头抽水蓄能电站意义重大。以某高水头抽水蓄能电站为案例,针对高水头抽水蓄能电站地形特点及地应力特征,在不同勘察阶段进行综合地应力测量,同时联合地应力场... 抽水蓄能电站建设处于加速期,合理布置地应力试验和精准获取地应力数据对高水头抽水蓄能电站意义重大。以某高水头抽水蓄能电站为案例,针对高水头抽水蓄能电站地形特点及地应力特征,在不同勘察阶段进行综合地应力测量,同时联合地应力场反演,获取空间三维地应力场分布规律并对围岩进行抗劈裂分析。综合实测结果表明:二维地表深孔结果随埋深梯度有变化,中浅部有应力集中现象,符合高水头抽水蓄能电站的地应力分布特征。三孔交汇法及孔壁应变法的地应力量值及方向吻合,地下厂房和高压岔管部位岩体的最大实测主应力为20.9 MPa,最小主应力为7.0 MPa;岩体以水平应力为主。最大主应力方向集中为NEE向。有利用综合实测结果加强模型精细化进行初始地应力场反演,能较好地反映此类工程的地应力场特征,利于围岩的抗劈裂分析及后续衬砌方案的选择。综合地应力测试对于高水头抽水蓄能的地应力获取具有可行性。可供高水头抽水蓄能电站工程的地应力勘察参考。 展开更多
关键词 综合地应力测试 地应力场反演 抗劈裂分析
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大型地下厂房水压致裂法地应力测量及地应力场反演分析
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作者 马健 鄢双红 +2 位作者 董志宏 周春华 张必勇 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第6期252-258,共7页
岩体初始地应力是地下工程研究中的重要内容,依托大型地下厂房工程,采用三维水压致裂法和常规水压致裂法对洞内孔ZK1和地表孔ZK2分别进行地应力测量,获得岩体初始地应力;基于实测数据利用三维数值模拟方法进行地应力场反演计算,获得所... 岩体初始地应力是地下工程研究中的重要内容,依托大型地下厂房工程,采用三维水压致裂法和常规水压致裂法对洞内孔ZK1和地表孔ZK2分别进行地应力测量,获得岩体初始地应力;基于实测数据利用三维数值模拟方法进行地应力场反演计算,获得所需工程区的地应力场分布规律。研究表明:水压致裂法可以有效地获得初始地应力,三维水压致裂法获得的地下应力情况更为准确且可以与垂直孔测试数据互相印证;数值模拟获取的地应力计算值和实测值具有一致性,厂房隧洞布置较为合理且工程区发生岩爆概率较低;现场原位测试结果与回归地应力场分布规律可为工程设计提供有效的科学支撑。 展开更多
关键词 三维水压致裂法 初始地应力场 反演分析 显著性检验
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基于正则化理论的地应力场反演及其工程应用
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作者 王志云 张雁鹏 +1 位作者 杨鹏锟 李守巨 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第S02期751-757,共7页
为了提高地应力场反演算法对观测误差的鲁棒性,提出了基于Tikhonov正则化理论的地应力场回归系数反演算法。研究表明,随着正则化因子的增加,最小二乘法法方程系数矩阵的条件数会逐渐减小,但目标函数却在逐渐增加,拟合精度也会逐步降低... 为了提高地应力场反演算法对观测误差的鲁棒性,提出了基于Tikhonov正则化理论的地应力场回归系数反演算法。研究表明,随着正则化因子的增加,最小二乘法法方程系数矩阵的条件数会逐渐减小,但目标函数却在逐渐增加,拟合精度也会逐步降低。为了提高反演模型的预测精度,提出了一种构造应力随埋深线性变化的假设模型。工程实际应用结果表明,与传统的矩形构造应力模型相对比,改进反演模型预测地应力的最大误差由10.96%变为1.93%,验证了所提出改进反演模型的精确性。考虑观测噪声的影响,数值模拟结果表明,所提出的地应力回归系数反演算法具有良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 最小二乘法 正则化理论 矩阵条件数 地应力场反演 构造应力
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寿阳区块地应力场规律 被引量:2
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作者 闫骁伦 张劲 +4 位作者 宋帅 李铭琪 高源 胡廷骏 柯虎庆 《西安石油大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2018年第2期16-23,共8页
为了研究山西省沁水煤田阳泉矿区寿阳区块15~#煤层顶板的地应力场分布规律,从而有效指导压裂方案设计,在前期地质勘探工作的基础上,建立宏观地质模型;运用综合判定法处理Kaiser声发射测试结果,并结合古地磁实验,测定取样处主应力方向;... 为了研究山西省沁水煤田阳泉矿区寿阳区块15~#煤层顶板的地应力场分布规律,从而有效指导压裂方案设计,在前期地质勘探工作的基础上,建立宏观地质模型;运用综合判定法处理Kaiser声发射测试结果,并结合古地磁实验,测定取样处主应力方向;基于边界荷载反分析法,运用数值拟合及线性回归方法,使用ABAQUS有限元软件反演得出寿阳区块地应力场的分布。研究结果表明:寿阳区块15#煤层顶板最大地应力在11~15 MPa之间,最大地应力东北部、北部偏高,西南部、西北部偏小,中部变化稳定,呈东西走向的倾斜式断层带主要影响区块南部的地应力分布与大小。 展开更多
关键词 地应力场 KAISER效应 声发射 古地磁 边界荷载法 有限元法 地应力场反演
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基于PSO-SVR模型的断层区域应力场反演研究 被引量:1
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作者 杨金昊 司鹄 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2022年第10期173-179,共7页
为获得断层构造区域初始地应力场,提高应力反演精度,提出基于粒子群算法结合支持向量回归算法(PSOSVR)的初始地应力场反演方法,对石壕煤矿断层构造区域初始地应力场进行反演研究与区域地应力场分析。结果表明:各测点应力反演值与实测值... 为获得断层构造区域初始地应力场,提高应力反演精度,提出基于粒子群算法结合支持向量回归算法(PSOSVR)的初始地应力场反演方法,对石壕煤矿断层构造区域初始地应力场进行反演研究与区域地应力场分析。结果表明:各测点应力反演值与实测值误差较小,正应力误差在18%左右,总体拟合优度为91.19%,反演结果有效可靠。断层构造区域地应力分布主要受地层岩性与构造作用影响,在断层周边区域地应力值发生显著改变,断层内外地应力差值在3~6MPa左右。通过实际工况验证证明了PSO-SVR模型在断层构造区域地应力场反演研究中具有良好的适用性与可行性,可为构造区域工程设计及施工提供合理可靠的初始地应力场数据与有效的理论依据。 展开更多
关键词 构造区域 初始地应力场 反演 支持向量回归(SVR) 粒子群优化算法(PSO)
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深部多场耦合作用的非线性地应力构建方法 被引量:2
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作者 李飞 周家兴 王金安 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期116-129,共14页
深部高能级、大体量的工程灾害频发,难以预测和有效控制,而地应力是采矿工程、岩土工程和石油开采工程优化设计与动力灾害防治的重要依据。在分析深部地应力场时,现场测量理论与方法的局限性、原位保真取芯技术的困难性、地质条件的复... 深部高能级、大体量的工程灾害频发,难以预测和有效控制,而地应力是采矿工程、岩土工程和石油开采工程优化设计与动力灾害防治的重要依据。在分析深部地应力场时,现场测量理论与方法的局限性、原位保真取芯技术的困难性、地质条件的复杂性等因素都增加了对工程区域地应力场的认知与解释难度,影响了地应力判断结果的准确性。鄂尔多斯上海庙矿区是我国最大的胶结软岩质深部开采煤矿之一,主采煤层埋深超过1000 m,温度分布局部差异性明显。区域各岩层历经多次构造运动,其断层及褶皱分布较多,水文地质条件复杂,岩溶水及孔隙水量大。鉴于上述众多因素对地应力场的耦合作用复杂、机理不明,决定了掌握地应力场分布状态需从多角度多方面分析研究。为此,首先介绍了几组适应于深部地应力场分布规律的边界载荷形式,并提出了一种新的深部地应力场非线性优化的算法——多元渐进迭代寻优算法,该方法能够保证高精度、快速获得全局最优解,十分适用深部复杂地应力场的反演与重构。其次,采用理论分析、现场测量及室内试验等方法,系统分析了深部地温分布规律,推导出深部非连续构造邻域内的温度分布解析解,并获得了矿区的地温资料、岩体热力学参数、软化系数及测点应力数据等。最后,基于研究区域的地质条件,构建了深部三维地质模型,考虑深部多场耦合特征、非连续构造特征及复杂地层属性特征等,反演重构出该区域的地温场及地应力场分布状态,其计算结果与实测值及现场地质资料等数据相吻合。 展开更多
关键词 深部岩体 地应力 多场耦合 反演 优化算法
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某水电站地下厂房区地应力场反演 被引量:2
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作者 程王润 张文春 刘英 《吉林建筑大学学报》 CAS 2021年第6期12-18,共7页
初始地应力是分析工程中围岩稳定性与支护结构的重要参数之一.本文根据某水电站地下厂房区的地应力实测资料,考虑岩体的自重和地质历史构造运动对地应力场的影响,采用多元回归分析法对厂区地应力场进行多元线性回归分析.得出厂区初始地... 初始地应力是分析工程中围岩稳定性与支护结构的重要参数之一.本文根据某水电站地下厂房区的地应力实测资料,考虑岩体的自重和地质历史构造运动对地应力场的影响,采用多元回归分析法对厂区地应力场进行多元线性回归分析.得出厂区初始地应力函数与应力分布变化规律.反演得到的地应力回归值与实测值在数值大小和应力方向上基本吻合,表明反演获得的地下厂区初始地应力场合理可靠,为地下厂房区的开挖及长期稳定性分析提供重要计算依据. 展开更多
关键词 地应力场 有限元 多元线性回归 反演分析
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深部原岩应力场有限元反演与工程应用研究 被引量:1
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作者 高峰 王连国 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2011年第6期229-234,共6页
【目的】构建基于实测数据的深部原岩应力场有限元多元回归反演分析模型,为实际工程设计和科学研究提供基础数据。【方法】针对有限测点原岩应力数据仅能反映局部应力场,远不能表达原岩应力场分布规律的缺陷,在分析霍州矿区地质条件的... 【目的】构建基于实测数据的深部原岩应力场有限元多元回归反演分析模型,为实际工程设计和科学研究提供基础数据。【方法】针对有限测点原岩应力数据仅能反映局部应力场,远不能表达原岩应力场分布规律的缺陷,在分析霍州矿区地质条件的基础上,应用大型通用软件ANSYS12.0建立了最大埋深达930 m的研究区域原岩应力场数值计算力学模型,并利用4个测点的实测数据进行了原岩应力场有限元多元回归反演分析。【结果】多元回归的复相关系数为0.904 0,接近于1.0。研究区域内煤岩体3个主应力几乎全为压应力,原岩应力分布均匀,但分层现象明显,且受断层影响较大;310水平上2#煤顶板最大主应力为15.0~17.0 MPa,由于地质构造差异,在距离边界250~450 m处存在一个应力相对增高的地带。【结论】建立了原岩应力有限元反演分析模型,其计算结果与实测结果的拟合程度较高,可为矿井建设和安全生产提供原岩应力基础资料,有较强的工程实用性。 展开更多
关键词 原岩应力 应力场分布 反演分析 有限元分析
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