1.一种基于地勘成果的水下隧道地应力场DDM反演方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,在拟建隧道区域,进行水上工程地质勘测,并通过试验获得所需的岩体物理力学参数信息,包括岩石的压缩模量Es、岩石密度ρ、岩石泊松比μ、断层的粘聚力c和内摩擦角φ;
其中水上工程地质勘测钻孔的具体要求为:采用168mm孔径钻机钻孔,钻孔取芯9处,沿拟建隧道轴线方向布置三列三行钻孔,钻孔深度超过隧道底板以下3倍隧道高度的距离;
第二步,根据9个钻孔取芯岩样,绘制三维空间9个岩柱分布柱状图,确定岩体断裂构造的产状信息指标,包括走向、倾向、断层厚度、实际张开闭合值h以及实际滑移值w;
第三步,根据前两步信息,建立水下隧道位移不连续法DDM数值模型,模型中需建立地表面(即水底面),并需在该面划分的各单元法向上可以施加水压力,还需根据第二步信息建立断裂构造面,在模型中输入第一步获得的岩体物理力学参数;
第四步,在竖向施加重力荷载,采用DDM数据处理模块进行DDM处理,获得本步骤的初始地应力场,提取断裂构造面单元对应的张开闭合值、滑移值;
第五步,在地表面(即水底面)上施加法向水压力荷载,采用DDM数据处理模块进行DDM处理,获得本步骤的初始地应力场,提取断裂构造面单元对应的张开闭合值、滑移值;
第六步,施加水平1方向压力荷载,采用DDM数据处理模块进行DDM处理,获得本步骤的初始地应力场,提取断裂构造面单元对应的张开闭合值、滑移值;
第七步,施加水平2方向压力荷载,采用DDM数据处理模块进行DDM处理,获得本步骤的初始地应力场,提取断裂构造面单元对应的张开闭合值、滑移值;
第八步,根据第二步的信息以及第四至第七步获得的初始地应力场结果,进行拟合反演,获得最终的隧道地应力场。
2.根据权利要求1所述的基于地勘成果的水下隧道地应力场DDM反演方法,其特征在于:第八步中,所述拟合反演包括两种方式,第一种方式为:给第四步至第七步计算得到的断裂构造面的张开闭合值hⅰ配置一个初始权重系数kⅰ,各计算值乘以各自的权重系数后求和,将该求和值与第二步测得的断裂构造实际张开闭合值h相减,该差值的平方S残=(h-∑hⅰkⅰ)2即为反演的最小二乘残差平方,根据最小乘法原理,求得使S残最小的权重系数Lⅰ,最终的水下隧道地应力场,由四步至第七步的初始地应力场乘以各自的最终权重系数Lⅰ后求和得到;同理,第二种方式为:给第四步至第七步计算得到的断裂构造面的滑移值wⅰ配置一个初始权重系数kⅰ,各计算值乘以各自的权重系数后求和,将该求和值与第二步测得的断裂构造实际张开闭合值w相减,该差值的平方S残=(w-∑wⅰkⅰ)2即为反演的最小二乘残差平方,根据最小乘法原理,求得使S2最小的权重系数Lⅰ,最终的水下隧道地应力场,由四步至第七步的初始地应力场乘以各自的最终权重系数Lⅰ后求和得到;其中,ⅰ对应钻孔地应力的各个分量,ⅰ=1,2…4。