武汉岩土所提出考虑应力张量相关性的三维初始地应力场数值反演新方法

　　基于原位应力测量技术和数值模拟对目标区域的应力场进行反演预测，已成为大型深部地下工程建设中一项必备且重要的工作。然而现有诸多反演方法忽略了地表形貌、断层节理等复杂地质条件引起的自变量共线性问题；此外，传统方法将应力张量分解为独立的元素（张量分量或主应力量值和方向），用于评价实测与预测应力张量的相似性，评价时指标过多且存在矛盾等问题。

　　为此，在国家自然科学面上基金支持下，中国科学院武汉岩土力学研究所智能岩石力学组科研人员提出了一种考虑应力张量相关性的三维初始地应力场数值反演新方法BSSR（图1）。该方法采用逐步回归剔除了与目标应力场相关性弱的自变量，以获得显著性更高的地应力场回归模型。同时提出适用于二阶应力张量的欧几里得距离相似度指标（EDS）用于实测与预测应力张量间的相似性比较，该指标同时可用于变量系数修正及反演结果评价。EDS指标将评价指标归一化，BSSR方法将回归模型精简，这使得智能化、自动化地应力场数值反演成为可能。

　　该方法被用于叶巴滩水电站地下洞室群所在右岸山体的三维初始地应力场反演，预测结果良好。相关研究成果发表于International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences、Computers and Geotechnics。

　　论文链接1：https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2023.105474

　　论文链接2：https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2023.105457　

图1 考虑应力张量相关性的三维初始地应力场数值反演方法　　       

图2叶巴滩水电站右岸三维地质模型与地应力场反演数学模型　　  

图 3 叶巴滩水电站地应场变量间的Pearson相关性系数. （左下角为用于线性拟合的两个变量之间的散点图，右上角为其Pearson相关系数， **代表置信水平0.01，*代表置信水平0.05）　　  

图4 叶巴滩水电站实测与预测应力张量的欧式距离相似度（EDS < 阈值0.3095时代表两张量相似度较高）