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申请/专利权人：四川大学;中铁二院工程集团有限责任公司

摘要：本发明公开了一种基于单孔分区的多元线性回归地应力反演方法，包括以下步骤：获取隧道轴线周围的应力实测值，建立三维地质反演模型，对三维地质反演模型进行加载，获得不同工况下现场地应力测点处的应力分量计算值，通过整体回归方法进行应力场回归，若回归结果统计检验合格和回归精度满足工程要求同时满足，则采用回归方程，否则使用单孔分区回归方法进行回归，建立调整后回归方程，若回归结果统计检验合格和回归精度满足工程要求同时满足，则采用调整后回归方程，否则调整三维地质反演模型和边界条件重新进行反演，本发明针对传统回归方法中单一方程带来高误差，使用单孔分区回归方法能降低误差，更好的表征实际应力场，减小反演误差。

主权项：1.一种基于单孔分区的多元线性回归地应力反演方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设置现场地应力测点，获取隧道轴线周围的应力实测值；S2、根据工程地质资料和地层岩性数据建立三维地质反演模型；S3、对三维地质反演模型进行加载，以模拟不同的地质构造作用，获得不同工况下现场地应力测点处的应力分量计算值；S4、根据应力分量计算值通过整体回归方法进行应力场回归，建立回归方程，根据回归方程进行回归结果统计检验和回归精度分析，判断回归结果统计检验合格和回归精度满足工程要求是否同时满足，若是则采用回归方程，进入S6，若否，则进入S5；S5、使用单孔分区回归方法进行回归，建立调整后回归方程，根据调整后回归方程进行回归结果统计检验和回归精度分析，判断回归结果统计检验合格和回归精度满足工程要求是否同时满足，若是则采用调整后回归方程，进入S6，若否，则调整三维地质反演模型和边界条件，并返回S2；S6、基于采用的结果，完成地应力反演并获取隧道轴线处地应力场分布特征；所述S3中，对三维地质反演模型进行加载的方式包括：自重应力场模拟、x方向挤压构造运动、y方向挤压构造运动和水平面内剪切构造运动；其中，所述自重应力场模拟加载的方式具体为：采用岩体实测重度，在自重应力作用下产生自重应力场，计算时约束模型底面及侧面位移；所述x方向挤压构造运动加载的方式具体为：通过在模型x方向上施加水平位移来模拟，对非加载界面和底面施加位移约束；所述y方向挤压构造运动加载的方式具体为：通过在模型y方向上施加水平位移来模拟，对非加载界面和底面施加位移约束；所述水平面内剪切构造运动加载的方式具体为：通过施加与边界长度成反比的水平位移来实现，同时对底面施加位移约束；所述S4包括以下分步骤：S41、根据应力实测值分量和应力计算值分量建立最小二乘法的残差平方和公式； 式中，为第测点处第应力实测值分量，为第地应力影响因素下第测点第应力分量计算值，，m为设置的现场地应力测点总数，为对应自变量的回归系数，i=1,2,3，…，n，n为对应自变量的回归系数的总数；S42、根据最小二乘法原理，使得残差平方和最小，计算得到回归系数； S43、根据回归系数建立回归方程，计算区域内任意一点的应力回归计算值，得到回归结果； 式中，为计算值的单列矩阵，为应力回归计算值，为对应自变量的回归系数；S44、进行回归结果统计检验和回归精度分析，若回归结果统计检验合格并且回归精度满足工程要求，则采用S43得到的回归方程，进入S6，若回归结果统计检验不合格或者回归精度不满足工程要求，则进入S5；所述S44中，回归结果统计检验的方法具体为：根据回归结果计算回归平方和与剩余平方和，进而计算总离差、复相关系数和检验参数F，若复相关系数在合格区间内且检验参数F大于检验阈值时，则回归结果统计检验合格；其中，回归平方和U的表达式为： 式中，为第测点处第应力回归计算值；剩余平方和Q的表达式为： 式中，为第地应力影响因素下第测点第应力回归计算值；总离差Syy： 复相关系数R的表达式为： 检验参数F的表达式为： 所述S44中，回归精度分析的方法具体为：S441、以工程各测点反演结果与实测值的相对误差表征，相对误差计算过程如下式所示： 式中，为第个测点地应力反演结果与实测结果的相对误差，i=1,2,3，…，n；为第个测点地应力的反演结果，表示第个测点地应力的实测结果；表示反演相对误差绝对值的平均值；S442、根据反演相对误差绝对值的平均值与实际工程精度要求判断是否满足工程反演精度要求，其方法具体为：当时，则应力回归计算值的计算公式满足精度要求；当时，则应力回归计算值的计算公式不满足精度要求；所述S5包括以下分步骤：S51，基于现场设置的p个地应力测孔，将应力分量实测值和应力分量计算值按照不同测孔进行分组共分为p个分组，依次使用每一组数据进行反演计算回归系数，得到p个地应力测孔的回归方程，将其作为调整后回归方程；S52，提取地应力测孔处应力分量，将其带入每个地应力测孔的回归方程，得到p个地应力测孔的回归值；S53，根据p个地应力测孔的回归值进行回归结果统计检验和回归精度分析，若回归结果统计检验合格并且回归精度满足工程要求，则采用调整后回归方程，进入S6，若回归结果统计检验不合格或者回归精度不满足工程要求，则返回S2，调整三维地质反演模型和边界条件重新进行模拟和回归。

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