糯扎渡水电站厂房区三维地应力场反演分析.pdf

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1、第41卷第7期人民长江Vo1．41．No．72010年4月YangtzeRiverApr．．2010文章编号：1001—4179(2010)07—0052—06糯扎渡水电站厂房区三维地应力场反演分析杨云浩一，徐卫亚一，聂卫平’(1．河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏南京210098；2．河海大学岩土工程研究所，江苏南京210098)摘要：在分析糯扎渡水电站地下厂房区工程地质资料及地应力实测资料的基础上，建立了三维地质概化模型。对现有地应力场反演方法进行优缺点与适用性分析，确定采用应力回归反演法。根据应力回

2、归法原理．借助三维有限差分程序FLAC，对施加应力边界务件和位移边界条件模拟构造作用的效果做了对比，确定采用施加位移边界条件模拟构造作用。同时考虑到研究区域总体地应力水平较低的实际情况，通过试算确定了模拟各构造作用的位移边界值的大小。通过模拟计算，获得了影响地应力场形成的各因素(自重与构造作用)单独作用下的基本应力场并提取得到测点处的计算应力值，继而形成回归分析样本数据，由此建立实测应力与自重应力分量及各基本构造作用应力分量问的多元线性回归关系，得到最优回归系数。对比实测与反演所得应力，两者在数值上的差值在可接受的范围

3、内，方向上则基本接近。反演所得地应力场的规律性与依据实测数据所做的推断基本一致，可用于后续调压井及相关区域洞室开挖稳定性分析。关键词：地应力场；应力回归分析；有限差分；糯扎渡水电站中图法分类号：P64文献标志码：A糯扎渡水电站地处云南省境内，位于澜沧江下游洞径大、结构复杂，调压井即属此类。为研究调压井及思茅市，是澜沧江下游在建的大型水电核心工程。依相关洞室开挖施工的稳定性，必须首先对研究区域的据中水顾问集团昆明勘测设计研究院“糯扎渡水电站初始地应力场进行合理模拟，其后稳定性研究成果的可研工程地质报告”，坝址区主要出露地

4、层有华力西可靠与否将直接取决于模拟地应力场的精度。晚期～印支期花岗岩体(；—Y)及后期侵入石英岩目前初始地应力场的计算方法有¨川：①海(q)、辉绿玢岩(V)和隐爆角砾岩等岩脉；三叠系中姆法则；②侧压力系数法；③将自重应力场作为初始统忙怀组下段(T)沉积岩，以沙泥岩为主；第四系覆地应力场；④试算法；⑤应力函数(位移函数)与有限盖有坡积层、冲积层、洪积层、崩积层等。地层按风化元相结合的方法；⑥假定某种地应力场分布模式，借程度从上到下依次划分为全(强)风化岩层、弱风化上助有限元用非线性优化工具如神经网络和遗传算法等岩层，弱风

5、化下岩层及微新岩层。坝址区发育的Ⅱ、Ⅲ进行拟合的方法；⑦位移反分析法，即利用开挖扰动级断层多达40余条，但大部分都位于右岸，统计表明实测位移值反演小范围内的初始地应力；⑧应力回归右岸断层发育频率、规模和影响带宽度均明显大于左分析法。其中，前三种方法只适合于小型工程的初步岸。厂房区位于坝址左岸，上覆岩体厚度不大，约在设计需要；试算法属于早期采用的方法，工作量大，且184～220m，水平埋深大于265m，主厂房、母线洞、尾结果也可能不唯一，不便于实际应用；应力函数(位移水调压井及尾水隧洞等主要洞室基本上完全位于微新函数)与

6、有限元相结合的方法属于半解析的方法，需岩体内，岩体主要为块状及整体结构，属Ⅱ、Ⅲ类岩体。要先设定合适的应力(位移)函数，然后采用弹性力学该电站地下厂房区洞室规模大，其中很多洞室边墙高、的方法并借助有限元进行计算，使得结果值与实测值收稿日期：2009—09—14基金项目：国家自然科学基金资助项lfl(50539110)作者简介：杨云浩，男，博士研究生，主要从事岩体高边坡及岩土工程数值计算方面的研究。E—mail：haoyunyang2001@163．con第7期杨云浩，等：懦扎渡水电站厂房区三维地应力场反演分析53相吻合

7、，这种方法对于复杂工程条件较难应用；采用非通常影响较小且很难量化，故一般不予考虑。线性优化分析工具(如神经网络等)拟合假定地应力设，，分别为自重及构造因素单独作分布模式的方法，虽然具有比一般优化方法较强的全用下的应力值，称为基本初始应力(或称自变量)，则局寻优能力，但其对地应力分布模式多做线性假设，因根据线弹性状态下的叠加原理可得场中任意一点的初此过于简化；位移反分析法需要工程开挖后的实测位始地应力(或称因变量)为：移资料，鉴于地应力场研究多在工程设计阶段进行且or=bo+bl△+b2u+b3+64+g(2)该法只适合

8、反演小范围内的初始地应力场，故实际应式中，b。，b，，b，b，b为待定系数；为观测误差。用较多的是应力回归分析法。应力回归分析法是由郭(2)式可看成一个多元线性回归模型，则就是怀志等提出的，该方法基于对地应力场形成条件的规，19"，的线性回归函数。现假设有m个空间律性认识，利用有限的实测点数据．通过多元线性回归地应力测量点，每个测