岩体初始地应力反分析.pdfVIP

⑨ 抛 下 1994年 10月 SHUILI XUEBAO 第 lO期 一 岩体初始地应力反分析 垡菱 一 水利水电科学研究院结构材料所) 提 要 水 本文给 出了岩体初始地应力反分析的两种方法，第 1种方法是利用地下工程掘进过程中实测 但移值反演小范围内的岩体初始地应力．第2种方法是利用现场的初始地应力的一些实测值，反 演大范围内的岩体韧始地应力场，采用本文方法可减步回归变量，提高回归精度，故苦较大实用 价值 学 关键词 韧始地应力，岩体，反分析 报 岩体初始地应力是地下工程设计中的重要参数，需要根据现场一些实测反应值，通 过反分析而推算出来．可分为两种情况．第 1种情况是利用地下工程掘进过程 中的实测 位移值，反演小范围的岩体初始地应力；第2种情况是在现场已经根据应力释放原理得 到了某些测点的地应力值，通过厩分析，求出大魏周内舶埴应力场．对于第 1种情况， 文献 1『]曾经提出了图解法和图谱法．本文再绐出几种情况下的解法．对于第 2种情况， 文献[2]曾提出一种解法，把l岩转看成弹性体，分蜘算出它的自重应力和构造应力，然 后用回归分析方法进行反分析．考虑到岩体容重可以较精确地测定，用有限元法算出的 自重应力可 以满足设计阶段对计算精度的要求，可视为已知值 因而只需要反演构造应 力，它是同时受到边界条件和弹性模最的影响的 本文假定岩体是比例变形弹性体，从 而把边界条件和弹性模量合并为 1个未知参数．利用实测值进行反演． 二、小范围岩体初始地应力的反分析 在地下工程的设计中，人们感兴趣的有时是小范围的初始应力，如图 l所示，一个 是地应力的铅直分量 目，另一个是垂直于洞壁的地应力水平分量 ．在开挖过程中，在 工作面附近设置一些测点，利用开挖AL前后的位移差值，反演 ，j和岩体弹性模量 用有限元方法可以算出测点 f的位移差如 F： 奉 置于1993年7月21日收到 一 30一 6 ： E + E fa1 ) 图 l 小范围山初始地麻力 的瓜分析 其中系数 b是用有限元法计算 出的已知值．在开挖 以前，开挖表面处于受力状 态，应力的垂直分量为 水平分量为P．开挖 以后表面变成 自由面 因此，开挖的作 用，相当于在 △工范围内在开挖表面给 以应力干扰： =-p =一g．在三维有限元模 型中，在 △工范围内，在开挖表面依次给以表面荷载 =一l及 =一l，即可得到式(1) 中的系数 口和 b；． F面分为 3种不同情况进行反分析： ‘ (1)已知 E，反演 和 P． 令 X =p．X、=g． 一 (2) 由式(1)可知 c=_ }+c2X：， (3) ． 式中 47¨=口．／E，c b．／E． 加权误差平方和为 S=∑叫，∞一 )：∑叫．(c． +f 一 )． (4) I }