(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210613271.9 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 中国电建集团成 都勘测设计 研究院 有限公司 地址 610072 四川省成 都市青羊区浣花北 路1号 (72)发明人 邓兴富　何建华　江波　 (74)专利代理 机构 成都虹桥专利事务所(普通 合伙) 51124 专利代理师 吴中伟 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01)G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 深切河谷区地下洞室群地应力场 的预测方 法 (57)摘要 本发明深切河谷区地下洞室群地应力场 的 预测方法， 涉及地应力的预测， 通过实测地应力 场进行三维地应力场反演， 获得三维数值计算模 型的边界位移和重力加速度， 利用所述三维数值 计算模型获得初始洞室群地应力场， 然后利用三 维数值计算模 型对洞室群第一层 进行开挖模拟， 预测围岩的变形破坏特征， 然后， 观测开挖完成 后的围岩的变形破坏特征， 以实际围岩的变形破 坏特征反算三维数值计算模型的边界条件， 以此 来获得精确的三维数值计算模型的边界条件， 从 而获得准确的洞室群地应力场， 解决了现有技术 对深切河谷区地下洞室群地应力场预测困难的 问题， 本发明适用于洞室群地应力场的预测。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 114820949 A 2022.07.29 CN 114820949 A 1.深切河谷区地下洞室群地应力场的预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S01、 建立地下洞室群的三维数值计算模型， 并利用地下洞室群所在地的实测地应力数 据进行三维地应力场反演， 所述反演结果为三维数值计算模型的边界位移组合， 对三维数 值计算模型施加所述边界位移组合， 利用所述三维数值计算模型获得初始洞室群地应力 场； S02、 依据初始洞室群地应力场， 设计地下洞室群第一层的开挖方案， 并利用所述三维 数值计算模型对洞室群第一层进 行开挖模拟， 预测洞室群第一层开挖完成后围岩的变形破 坏特征； S03、 根据地下洞室群第一层的开挖 方案， 进行开挖， 在开挖结束后， 观测围岩的变形破 坏特征， 如果观测到的围岩的变形破坏特征与预测的洞室群第一层开挖完成后洞室围岩的 变形破坏特征在预设的误差内， 则地下洞室群地应力场为所述初始洞室群地应力场， 否则， 进行洞室群初始地应力场二次反演； 所述二次反演过程为： 基于正交试验设计， 构建不同的边界位移组合样本， 对三维数值 计算模型施加 不同的边界位移样本， 模拟洞 室群第一层开挖过程， 得到每个位移组合样本 对应的围岩的变形破坏特征， 构建边界位移组合与围岩的变形破坏特征 的神经网络， 以观 测的围岩的变形破坏特征作为反演目标， 获得新的边界位移组合， 再以所述新的边界位移 组合施加到三维数值计算模型， 得到的洞室群区域 地应力场。 2.根据权利要求1所述的深切河谷区地下洞室群地应力场的预测方法， 其特征在于， 所 述三维数值计算模型包括 地下洞室群、 河谷地形、 剥蚀 分层以及二、 三级结构面。 3.根据权利要求1所述的深切河谷区地下洞室群地应力场的预测方法， 其特征在于， 所 述边界位移组合包括重力加速度。 4.根据权利要求1所述的深切河谷区地下洞室群地应力场的预测方法， 其特征在于， 所 述围岩的变形破坏特 征包括围岩片帮的位置和深度。 5.根据权利要求1所述的深切河谷区地下洞室群地应力场的预测方法， 其特征在于， 所 述三维数值计算模型的尺寸边界距离洞 室群中最近的洞 室的距离不小于该洞 室尺寸的三 倍。 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述的深切河谷区地下洞室群地应力场的预测方法， 其特 征在于， 在开挖模拟过程中， 主应力差的等值线与洞壁轮廓所围区域为片帮， 等值线与洞壁 轮廓的距离为深度， 所述主应力差是第一主应力与第三主应力 之差， 所述主应力差的等值 线是所述主应力差等于起裂 应力时对应的等 值线。 7.根据权利要求6所述的深切河谷区地下洞室群地应力场的预测方法， 其特征在于， 所 述起裂应力的获取方式为： 通过对岩样进 行单轴压缩试验， 当岩样起裂时， 对应的轴向应力 为起裂应力。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114820949 A 2深切河谷区地下洞室群地应力场的预测方 法 技术领域 [0001]本发明涉及地应力的预测， 特别涉及深切河谷区地下洞室群地应力场的预测方 法。 背景技术 [0002]深切河谷是指一种长期受流水侵蚀作用影响形成的河谷地带。 [0003]大型水电工程地下洞室群的稳定性受到所处区域地应力场的影响， 准确的地下洞 室群初始地应力场是进行洞室群开挖支护方案 设计的基础。 水电工程地下洞室群初始地应 力场受到河谷、 重力和构 造运动， 以及各级 结构面的影响， 准确地预测水电工程地下洞室群 初始地应力场是一个重要 而困难的任务。 发明内容 [0004]本发明所解决的技术问题： 提供一种深切河谷区地下洞室群地应力场的预测方法 解决现有技 术对深切河谷区地下洞室群地应力场预测困难的问题。 [0005]本发明解决上述技术问题采用的技术方案： 深切河谷区地下洞室群地应力场的预 测方法， 包括以下步骤： [0006]S01、 建立地下洞室群的三维数值计算模型， 并利用地下洞室群所在地的实测地应 力数据进行三维地应力场反演， 所述反演结果为三维数值计算模型 的边界位移组合， 对三 维数值计算模型施加所述边界位移组合， 利用所述三 维数值计算模型获得初始洞室群地应 力场； [0007]S02、 依据初始洞室群地应力场， 设计地下洞室群第一层的开挖方案， 并利用所述 三维数值计算模型对洞室群第一层进 行开挖模拟， 预测洞室群第一层开挖完成后围岩的变 形破坏特 征； [0008]S03、 根据地下洞室群第一层的开挖方案， 进行开挖， 在开挖结束后， 观测围岩的变 形破坏特征， 如果观测到的围岩的变形破坏特征与预测的洞室群第一层开挖完成后洞室围 岩的变形破坏特征在预设的误差内， 则地下洞室群地应力场为所述初始洞室群地应力场， 否则， 进行洞室群初始地应力场二次反演； [0009]所述二次反演过程为： 基于正交试验设计， 构建不同的边界位移组合样本， 对三维 数值计算模型施加 不同的边界位移样本， 模拟洞室群第一层开挖过程， 得到每个位移组合 样本对应的围岩的变形破坏特征， 构建边界位移组合与围岩的变形破坏特征 的神经网络， 以观测的围岩的变形破坏特征作为反演目标， 获得新的边界位移组合， 再以所述新的边界 位移组合施加到三维数值计算模型， 得到的洞室群区域 地应力场。 [0010]进一步的， 所述三维数值计算模型包括地下洞室群、 河谷地形、 剥蚀分层以及二、 三级结构面。 [0011]进一步的， 所述 边界位移组合包括重力加速度。 [0012]进一步的， 所述围岩的变形破坏特 征包括围岩片帮的位置和深度。说　明　书 1/3 页 3 CN 114820949 A 3