本技术涉及地应力场演化及分布规律分析，具体涉及一种深切峡谷地应力场演化及分布规律预测方法、装置及存储介质。
背景技术：
1、某些地区受高原近百万年来的持续隆升作用，发育其中的河谷快速下切，形成深切峡谷的地形地貌特征，区域内地形陡峭，地质构造复杂。这些复杂区域的地应力场作为工程岩体存在的基本环境之一，往往表现出特殊的分布规律和变化特征，对各类地下建筑物的稳定性有着重要影响。在修建大坝、水库以及地下洞室的开挖等过程中，常常会引起天然地应力场的失衡，破坏其原有的地应力状态，从而引发一系列工程地质危害，常见的有岩爆、片帮剥离、软岩大变形等。
2、如何准确测定岩体的初始应力场和判定工程区域地应力状态一直是岩土工程问题中的重要研究课题。前人研究表明地应力不仅是由自重应力，还包括地质构造等其他复杂作用条件共同组成。在目前的地应力研究中，主要集中在水平地应力与地应力场的关系、地应力场的分布规律以及如何更准确地测量地应力场等方面。由于地应力复杂性与多变性，当前没有哪种方法和仪器能够完全准确的测量出地应力的大小、方向与分布，但地应力作为场地稳定性分析与施工、设计的关键因素，对地应力测量理论的研究与测量仪器的研发非常重要。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种深切峡谷地应力场演化及分布规律预测方法、装置及存储介质，用以解决现有技术中没有哪种方法和仪器能够完全准确的测量出地应力的大小、方向与分布的问题。
2、为实现上述目的，本技术实施例提供一种深切峡谷地应力场演化及分布规律预测方法，包括以下步骤：s1、获取研究区相关地质资料，分析河谷演化过程中不同阶段的特点；
3、s2、对研究区地质资料中现场平洞、灌排洞及建基面位置的高地应力现象的发育形态特征和空间分布特征进行统计和分析，并根据其形态和发育位置进行地应力估算；
4、s3、对研究区水压致裂法和孔径变形法地应力实测结果进行统计分析，总结研究区地应力场的应力大小、方向以及应力随水平埋深、竖直埋深变化的相应规律，得到研究区地应力场的分布特征，结合高地应力现象的集中分布区域进行关联分析，通过分析影响实测地应力的因素，确定实测地应力异常点位存在的原因；
5、s4、在考虑地形地貌和断层影响的基础上，对地质模型进行概化，建立计算模型，通过应力拟合的方法，对拟合效果进行评价，并验证数值模拟的有效性，结合河谷演化的历史和不同阶段的演化过程，分析各个阶段的河谷岸坡应力场状态，进而确定现今河谷宏观应力场分布特征及分布规律；
6、s5、在整体计算模型计算分析的基础上，采用子模型的方法取出建基面附近部位，建立考虑诸多断层和深卸荷的精细模型，获取在相距岸坡和开挖面不同深度处布置的监测点的数据，逐步分析建基岩体高、中、低高程开挖过程的应力场变化特征，进而得到建基岩体开挖后应力场特征。
7、可选地，所述步骤s2具体包括：
8、s2.1、对现场平洞、灌排洞及建基面位置的岩芯饼化现象的钻孔进行编录，对岩饼的发育形态特征和空间分布特征进行统计分析；
9、s2.2、对现场平洞、灌排洞及建基面位置的片帮现象的发育形态特征和空间分布特征进行统计和分析。
10、可选地，所述步骤s2.1具体包括：
11、s2.1.1、岩饼的空间分布特征包括以下特征中的至少一种：钻孔孔号、钻孔位置、孔口高程、钻孔深度、覆盖层厚度、岩饼发育的起止深度、岩饼自基岩面的起止深度、岩饼发育高程和岩饼数量；
12、s2.1.2、通过获取岩饼的厚度和破裂面不同形态，根据岩饼破坏特征，将其发育形态进行分类；
13、s2.1.3、根据岩饼发育形态特征和空间分布特征，判断研究区高地应力区的位置和地应力集中方向；
14、s2.1.4、根据岩饼厚度与地应力的关系式，估算发生岩芯饼化现象时单向水平地应力的大小，岩饼厚度与地应力的关系式为：
15、
16、其中，σ为水平地应力；τ0为岩石抗剪断强度；t为岩饼厚度，应用时将t折算成岩饼直径的倍数；d为岩饼的平均直径。
17、可选地，所述步骤s2.2具体包括：
18、s2.2.1、应统计的片帮现象数据包括以下数据中的至少一种：平洞编号、平洞高程、片帮断面桩号、片帮破裂形态、片帮发育程度和岩片特征；
19、s2.2.2、对片帮破裂形态进行分类；
20、s2.2.3、对片帮发育程度进行分级；
21、s2.2.4、通过总结片帮的空间分布特征，判断同一岸坡深度范围内地应力大小与高程的耦合关系；
22、s2.2.5、根据片帮的行迹与烈度进行地应力估算。
23、可选地，所述步骤s2.2.5具体包括：
24、通过公式：
25、σsm≈0.56σc，
26、得到围岩发生片帮现象时的最大主应力，其中，σsm为围岩发生片帮现象时的最大主应力，σc为岩石单轴抗压强度；
27、根据弹性力学中的应力解析式，围岩表层发生片帮时最大切向应力σθ为：
28、σθ≈3σmax-σmin，
29、其中，σθ为围岩表层发生片帮时最大切向应力，σmax为原岩初始最大主应力，σmin为原岩初始最小主应力，根据实测地应力资料明确最小主应力主要控制因素，进而对片帮发育段的最小主应力进行估算；
30、令切向力σθ等于片帮门槛值σsm，估算出目标区域片帮发育段的岩体初始最大主应力σmax：
31、σmax≈(σsm+σmin)/3，
32、根据martin的经验公式，估算出片帮发生起裂时的应力门槛值σci：
33、σci≈0.45σc，
34、进一步估算出该区域岩体的初始中间主应力σmid：
35、σmid≈(σci+σmin)/3。
36、可选地，所述步骤s3具体包括：
37、s3.1、在适当选取地应力测量地点的条件下研究区水压致裂法地应力测试数据，并进行统计分析，获取的测试数据包括以下数据中的至少一种：钻孔孔号、钻孔位置、试验深度、压裂参数、应力值和破裂方位；
38、s3.2、通过水压致裂地应力测试成果，分析研究区三向主应力之间的大小关系，确定研究区主要主应力作用方向；
39、s3.3、获取并统计研究区的平洞内孔径变形法地应力测试数据，统计的测试数据包括以下数据中的至少一种：岸别、测点位置、测点高程、水平埋深、垂直埋深、主应力值和主应力方向；
40、s3.4、通过孔径变形法地应力测试，分析研究区应力场分布规律。
41、可选地，所述步骤s4具体包括：
42、s4.1、根据研究区野外地质调查，结合新构造运动、河谷演化及夷平面测年资料，分析地质模型的特点；
43、s4.2、建立计算模型，并将每次河谷下切的过程视为计算模型中的“开挖”，每一次“开挖”完成以后分析其前后应力场的变化，直至“开挖”到现今河谷形态，进而模拟出整个河谷演化过程对于岸坡应力场的影响及现今应力场的分布规律，其中，s4.2具体包括：
44、s4.2.1、根据研究区地形地貌特征，结合新构造运动、河谷演化及夷平面测年资料，确定河谷演化过程，
45、s4.2.2、确定研究区地应力场反演范围，
46、s4.2.3、根据研究区主要岩石岩性特征，选取岩体力学参数，选取的参数包括以下参数中的至少一种：密度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角和抗拉强度；
47、s4.3、在计算模型计算中以实测点位为应力监测点，在计算结束时提取这些点位的应力值，并与实测地应力数据进行对比分析。对地应力计算的结果不断应力拟合，直至满足精确度的要求。
48、可选地，所述步骤s5具体包括：
49、s5.1、建立一个工程区域范围较大的整体计算模型，在划分单元时采用稀疏网格，并对此计算模型进行数值计算；
50、s5.2、在整体计算模型中划分为若干个子模型；
51、s5.3、根据整体计算模型的计算结果，插值计算出边界区域的等效荷载，以此作为子模型的边界条件；
52、s5.4、对子模型进行数值计算，得到子模型条件下的应力场。
53、为实现上述目的，本技术还提供一种深切峡谷地应力场演化及分布规律预测装置，包括：存储器；以及
54、与所述存储器连接的处理器，所述处理器被配置成执行如上所述的方法的步骤。
55、为实现上述目的，本技术还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中所述计算机程序被机器执行时实现如上所述的方法的步骤。
56、本技术实施例具有如下优点：
57、本技术实施例提供一种深切峡谷地应力场演化及分布规律预测方法，包括：s1、获取研究区相关地质资料，分析河谷演化过程中不同阶段的特点；s2、对研究区地质资料中现场平洞、灌排洞及建基面位置的高地应力现象的发育形态特征和空间分布特征进行统计和分析，并根据其形态和发育位置进行地应力估算；s3、对研究区水压致裂法和孔径变形法地应力实测结果进行统计分析，总结研究区地应力场的应力大小、方向以及应力随水平埋深、竖直埋深变化的相应规律，得到研究区地应力场的分布特征，结合高地应力现象的集中分布区域进行关联分析，通过分析影响实测地应力的因素，确定实测地应力异常点位存在的原因；s4、在考虑地形地貌和断层影响的基础上，对地质模型进行概化，建立计算模型，通过应力拟合的方法，对拟合效果进行评价，并验证数值模拟的有效性，结合河谷演化的历史和不同阶段的演化过程，分析各个阶段的河谷岸坡应力场状态，进而确定现今河谷宏观应力场分布特征及分布规律；
58、s5、在整体计算模型计算分析的基础上，采用子模型的方法取出建基面附近部位，建立考虑诸多断层和深卸荷的精细模型，获取在相距岸坡和开挖面不同深度处布置的监测点的数据，逐步分析建基岩体高、中、低高程开挖过程的应力场变化特征，进而得到建基岩体开挖后应力场特征。
59、通过上述方法，以现场地质条件为基础，结合实测地应力资料，不仅能对工程中边坡开挖应力场评价，还对工程岩体的可利用性、各类工程建(构)筑物的布置、方案或规划的制定等方面提供一定的理论意义和实践价值。从而解决了现有技术中没有哪种方法和仪器能够完全准确的测量出地应力的大小、方向与分布的问题。
1.一种深切峡谷地应力场演化及分布规律预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的深切峡谷地应力场演化及分布规律预测方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：
3.根据权利要求2所述的深切峡谷地应力场演化及分布规律预测方法，其特征在于，所述步骤s2.1具体包括：
4.根据权利要求2所述的深切峡谷地应力场演化及分布规律预测方法，其特征在于，所述步骤s2.2具体包括：
5.根据权利要求4所述的深切峡谷地应力场演化及分布规律预测方法，其特征在于，所述步骤s2.2.5具体包括：
6.根据权利要求1所述的深切峡谷地应力场演化及分布规律预测方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：
7.根据权利要求1所述的深切峡谷地应力场演化及分布规律预测方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括：
8.根据权利要求1所述的深切峡谷地应力场演化及分布规律预测方法，其特征在于，所述步骤s5具体包括：
9.一种深切峡谷地应力场演化及分布规律预测装置，其特征在于，包括：
10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被机器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
