本發(fā)明涉及地表巖體領(lǐng)域，尤其涉及一種地表巖體移動參數(shù)的獲取方法。

背景技術(shù)：

計算地表移動的常用方法為概率積分法、典型曲線法、剖面函數(shù)法等。其中概率積分法使用高斯曲線作為開采的連續(xù)影響曲線，配合使用概率積分函數(shù)計算，使該方法比較嚴(yán)密符合實際，但是使用方法較為繁瑣，工作量大。而典型曲線法將同類型地質(zhì)采礦條件地表下沉盆地的移動和變形分布用無因次曲線和表格表示，但是這種方法要求應(yīng)用于類型相同的地質(zhì)采煤條件，有局限性。剖面函數(shù)法是根據(jù)地表下沉盆地剖面形狀來選擇描述下沉盆地剖面的響應(yīng)函數(shù)作為地表移動和變形的公式，這種方法建立在整理大量實測資料的基礎(chǔ)上，用數(shù)理統(tǒng)計方法確定參數(shù)。因此如何能夠既依賴于工程地質(zhì)和巖石力學(xué)理論，又依托巖體工程的現(xiàn)場實際量測得到地表巖體移動參數(shù)是丞待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種地表巖體移動參數(shù)的獲取方法，方法包括：

在二維和三維地應(yīng)力場分析中，回歸元素都定為三個，把地應(yīng)力回歸計算值作為因變量，把數(shù)值計算求得的自重應(yīng)力場和地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力場相應(yīng)于實測點的應(yīng)力計算值作為自變量，則回歸方程的形式為：

其中，k為觀測點的序號；為第k觀測點的回歸計算值；li為相應(yīng)于自變量的多元回歸系數(shù)；為相應(yīng)應(yīng)力分量計算值的單列矩陣；

其中坐標(biāo)軸為：對二維地應(yīng)力場分析，y軸為計算剖面走向；對三維地應(yīng)力場分析，x軸和y軸為計算域水平邊界方向，z軸為鉛垂向上方向；

對每一個應(yīng)力狀態(tài)可確定一個回歸計算值觀測值與回歸方程的偏離程度，用該觀測值與回歸計算值之差，即該觀測的殘差表示全部觀測與回歸方程的偏離程度，用全部觀測值與回歸計算值的殘差平方和表示，即：

其中，k為觀測點序號；n為觀測點的個數(shù)，n＝n1+n2,n1為三維地應(yīng)力測點(套鉆孔應(yīng)力解除法測量)的個數(shù)，n2為二維地應(yīng)力測點(水壓致裂法測量)的個數(shù)，二維應(yīng)力測點編列在三維應(yīng)力測點后面；j為應(yīng)力分量序號；m為應(yīng)力分量的個數(shù)；為第k觀測點序號為j應(yīng)力分量實測值，例如對二維地應(yīng)力場分析，當(dāng)k≤n1時，m＝3，當(dāng)k>n1時，m＝1；對三維地應(yīng)力場分析，當(dāng)k≤n1時,m＝6，當(dāng)k>n1時，m＝3；采用數(shù)理統(tǒng)計的最小二乘法原理，使殘差平方和為最小，對li取偏導(dǎo)并令其為0，得到求解回歸系數(shù)li的正規(guī)方程組：

解得回歸系數(shù)(li＝1～3)后，就可根據(jù)回歸方程和數(shù)值計算結(jié)果求得計算域內(nèi)各處的應(yīng)力回歸計算值；應(yīng)力回歸的效果依照回歸方程和回歸元素的顯著性檢驗值f和fi進行檢驗：

其中，rv和r分別為回歸差平方和與殘差平方和；n為回歸差平方和的自由度；vi為回歸方程中各自變量的貢獻，用變量的偏回歸差平方和表示：其中，cii為正規(guī)方程組系數(shù)矩陣逆陣的主元素。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

地表巖體移動參數(shù)的獲取方法適用于水電站地下廠房的建造和礦山開采中。地表巖體移動參數(shù)的獲取方法還應(yīng)用于基坑工程、邊坡、大壩等各個領(lǐng)域。地表巖體移動參數(shù)的獲取方法的計算精度較高，對地表沉降預(yù)測有較強的實用性。

地表巖體移動參數(shù)的獲取方法是解決融合了數(shù)值方法與巖土工程，地表巖體移動參數(shù)的獲取方法既依賴于工程地質(zhì)和巖石力學(xué)理論，又依托巖體工程的現(xiàn)場實際量測，地表巖體移動參數(shù)的獲取方法具有理論性和實踐性的實用技術(shù)。將地表巖體移動參數(shù)的獲取方法應(yīng)用于地表巖移參數(shù)計算中，不但能形象的反應(yīng)巖層和地表移動的力學(xué)性質(zhì)，還能通過計算得到相對準(zhǔn)確的地表移動參數(shù)。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種地表巖體移動參數(shù)的獲取方法，巖體初始地應(yīng)力場地下工程區(qū)別于地面工程一個很重要的方面就是存在初始地應(yīng)力場，巖體賦存這種應(yīng)力場中處于平衡狀態(tài)，施工開挖引起的對圍巖的擾動使得圍巖應(yīng)力場發(fā)生重分布。無論是二維地應(yīng)力場分析還是三維地應(yīng)力場分析，自重應(yīng)力場數(shù)學(xué)計算模型都是側(cè)面(或側(cè)邊)為水平向約束、垂直向自由，底部邊界為水平向自由、垂直向約束，內(nèi)部介質(zhì)作用垂向的體積力。在二維地應(yīng)力場分析中，地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力場模擬為：在加載的側(cè)面邊界上施加梯形分布(即均勻分布和適量的三角形分布壓力的疊加)水平向壓力。在三維地應(yīng)力場分析中，地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力場模擬采用兩種形式：一是模擬構(gòu)造應(yīng)力場的主壓應(yīng)力和次壓應(yīng)力情況，即對兩個水平主應(yīng)力的模擬；二是模擬構(gòu)造應(yīng)力場的一般應(yīng)力狀態(tài)情況，即對兩個正應(yīng)力分量和一個剪應(yīng)力分量的模擬。

具體方法包括：

在二維和三維地應(yīng)力場分析中，回歸元素都定為三個，把地應(yīng)力回歸計算值作為因變量，把數(shù)值計算求得的自重應(yīng)力場和地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力場相應(yīng)于實測點的應(yīng)力計算值作為自變量，則回歸方程的形式為：

其中，k為觀測點的序號；為第k觀測點的回歸計算值；li為相應(yīng)于自變量的多元回歸系數(shù)；為相應(yīng)應(yīng)力分量計算值的單列矩陣；

其中坐標(biāo)軸為：對二維地應(yīng)力場分析，y軸為計算剖面走向；對三維地應(yīng)力場分析，x軸和y軸為計算域水平邊界方向，z軸為鉛垂向上方向；

對每一個應(yīng)力狀態(tài)可確定一個回歸計算值觀測值與回歸方程的偏離程度，用該觀測值與回歸計算值之差，即該觀測的殘差表示全部觀測與回歸方程

的偏離程度，用全部觀測值與回歸計算值的殘差平方和表示，即：

其中，k為觀測點序號；n為觀測點的個數(shù)，n＝n1+n2,n1為三維地應(yīng)力測點(套鉆孔應(yīng)力解除法測量)的個數(shù)，n2為二維地應(yīng)力測點(水壓致裂法測量)的個數(shù)，二維應(yīng)力測點編列在三維應(yīng)力測點后面；j為應(yīng)力分量序號；m為應(yīng)力分量的個數(shù)；為第k觀測點序號為j應(yīng)力分量實測值，例如對二維地應(yīng)力場分析，當(dāng)k≤n1時，m＝3，當(dāng)k>n1時，m＝1；對三維地應(yīng)力場分析，當(dāng)k≤n1時,m＝6，當(dāng)k>n1時，m＝3；采用數(shù)理統(tǒng)計的最小二乘法原理，使殘差平方和為最小，對li取偏導(dǎo)并令其為0，得到求解回歸系數(shù)li的正規(guī)方程組：

解得回歸系數(shù)(li＝1～3)后，就可根據(jù)回歸方程和數(shù)值計算結(jié)果求得計算域內(nèi)各處的應(yīng)力回歸計算值；應(yīng)力回歸的效果依照回歸方程和回歸元素的顯著性檢驗值f和fi進行檢驗：

其中，rv和r分別為回歸差平方和與殘差平方和；n為回歸差平方和的自由度；vi為回歸方程中各自變量的貢獻，用變量的偏回歸差平方和表示：其中，cii為正規(guī)方程組系數(shù)矩陣逆陣的主元素。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。