煤矿深井地应力场反演及应用研究.pdf

中图分类号婴31 1 论文编号 学科分类号 安徽理工大学 博士学．位论文 煤矿深井地应力场反演及应用研究 作者姓名堡．俊塑 专业名称爰芷王猩 研究方向砬虫压左皇蚩屋控壹9 导师姓名邀亡搓熬援 导师单位塞邀理王态堂 答辩委员会主席堂壅教握． 论文答辩日期2 0 1 4 年6 ．月5 日 安徽理工大学研究生处 年月日 万方数据 AD i s s e r t a t i o ni n M i n i n ge n g i n e e r i n g I n v e r s i o na n dR e c o n s t r u c t i o nM e t h o do fD e 印W e l l G r o u n dS t r e s sF i e l di nH u a i n a nM i n i n gD i s t r i c t C a n d i d a t e S u p e r v i s o r H o u J u n l i n g X i e G u a n g x i a n g A n H u i U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y N o ．16 8 ，S h u n g e n gR o a d ，H u a i n a n ，2 3 2 0 01 ，P ．R ．C H I N A 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得一 塞邀理墨太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示谢意。 学位论文作者签名，j 逊日期2 必玉 月』目 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞擞壅王盘堂有保留、使用学位论文 的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于 塞筮堡三太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阙。本人授权安徽理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位 论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名佰豳乜钆．签字日期厶I 峰‘月7 日 黝张带々 字日期五l 峥年6 月f 日 万方数据 摘要 摘要 本文以煤矿深井为工程地质背景，综合采用初始地应力原位测量、三维地质 体可视化建模、数值模拟及理论分析等方法，针对煤矿深井地应力场的反演及应 用进行了深入研究，主要开展了以下研究工作基于多元线性回归原理，建立了 煤矿深井多元线性回归地应力场反演数学模型。运用G O C A D 三维地质建模软件 构建了煤矿深井复杂地质体真三维可视化模型，编制了G O C A D 与F L A C 3 D 数值 模型交互程序，实现了可视化三维地质模型的可算化。依据现场地应力原位测量 结果，得出了局部测点地应力场特征，提出将弹模作为实测地应力当量化处理的 关键指标，并给出了不同刚度岩层中实测应力的定量化评估新方法。定义了相对 构造因子和绝对构造因子的概念，实现了构造应力场在地应力场中权重的定量描 述。通过对潘一东深部井田大尺度地应力反演，得出地应力场分布特点最大及 最小主应力倾角接近水平方向，中间主应力接近垂直方向，最大主应力方位上基 本呈东西向，最大及最小主应力在方位上基本垂直；井田原岩应力场量值上 “7 以旁瓯，即水平应力在地应力场中起着主导和控制作用；水平主应力量值 与岩层刚度呈密切正相关，垂直应力与岩层刚度无关，其量值基本等于上覆岩层 重量；断裂构造对应力场产生重要影响，断层尖端附近岩层应力集中，但断层面 附近存在一定范围的应力降低区，断层附近最大水平主应力方向发生不同程度的 偏转。研究成果为煤矿深井科学开拓布局及巷道支护设计提供新途径。 关键词深井初始应力场反演；地应力测量；当量化；构造应力场 分类号 万方数据 安徽理工大学博士学位论文 A b s t r a c t T h i sp a p e rt a k e se a s td i s t r i c to fP a n y ic o a lm i n ea sb a c k g r o u n d ，u s i n gg e o s t r e s ss u r v e y , t h r e e - d i m e n s i o n a lg e o l o g i c a lb o d ym o d e l i n g ，n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ，a n dt h e o r e t i c a la n a l y s i s ，t h e i n v e r s i o na n dr e c o n s t r u c t i o na r es t u d i e d ．T h em a i nr e s e a r c hw o r ki sa sf o l l o w , m a t hm o d e lo f m u l t i p l el i n e a rr e g r e s s i o nm o d e ls t r e s sf i e l di n v e r s i o ni sb u i l t , 3 Dv i s u a l i z a t i o nm o d e lo fe a s td i s t r i c t o fP a n y im i n ef i e l dc o m p l e xg e o l o g i c a lb o d yi sb u i l tb yG O C A D3 Dg e o l o g ym o d e l i n g s o f t w a r e ．I n t e r a c t i v ep r o g r a mo fG O C A Da n dF L A C 3 D ，v i s u a lc a l c u l a t i o no f3 Dv i s u a l i z a t i o n m o d e li sr e a l i z e d ．L o c a ls t r e s sf i e l d sc h a r a c t e r i s t i c sa r es t u d i e db yi n - s i t um e a s u r e m e n ti ne a s t d i s t r i c to fP a n y im i n ef i e l d ．E l a s t i cm o d u l u sm a yb et h ek e yi n d e xa sg e o s t r e s sm e a s u r e m e m q u a n t i t a t i v ed i s p o s a ．A n dq u a n t i z a t i o ne v a l u a t i o nn e wm e t h o di sg a v ei nd i f f e r e n ts t i f f n e s so fr o c k ． B yl a r g es c a l ei n v e r s i o no fi n - s i t us t r e s so fe a s td i s t r i c to fP a n y im i n ef i e l d ，s t r e s sd i s t r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c si sa sf o l l o w ．T h em a i np a r to fi n i t i a lr o c ks t r e s sf i e l di st e c t o I l i cs t r e s sf i e l d ，w h i c hi s h o r i z o n t a ls t r e s s ．T h eo r i e n t a t i o no fm a x i m u mp r i n c i p a ls t r e s se x t e n d s r o u g h l ye a s t - w e s t ，a n d d i r e c t i o ni sv e r yc l e a r ．I n t e r m e d i a t ep r i n c i p a ls t r e s sa n dh o r i z o n t a ls t r e s si n c r e a s e sw i t hs e t t l e m e n t d e p t h ，a n dh o r i z o n t a ls t r e s sd e p e n d i n go nc l o s e l yr o c km a s ss t i f f n e s s ．R o c ks t r e s sr e d u c e sn e a r g e o l o g i cf a u l t s , m a x i m u mp r i n c i p a l s t r e s si sb i a s e dt o w a r df a u l ts t r i k e ．B yi n v e r s i o na n d r e c o n s t r u c t i o no fw e s tt h es e c o n dm i n i n ga r e aP a n y ie a s tc o a lm i n e ，i n i t i a lg e o s t r e s sf i e l di s o b t a i n ．R o a d w a yl a y o u ti n 一8 5 0 mw e s tt h es e c o n dm i n h a ga r e ai so p t i m i z e ．F i e l da p p l i c a t i o ne f f e c t K e yW o r d s g e o s t r e s ss u r v e y ；s t r e s sf i e l di n v e r s i o n ；r o a d w a yl a y o u t ；t h eo r i e n t a t i o no f m a x i m u m p r i n c i p a ls t r e s s ． I I 万方数据 目录 目录 摘 要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．】【 A B S T R A C T ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I I 1 绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 选题背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．2 地应力测量技术研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 1 ．3 地应力反演研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．3 ．1 海姆法则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．3 ．2 侧压力系数法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5 1 ．3 ．3 边界载荷调整法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 ．3 ．4 应力函数拟合分析法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 ．3 ．5 位移函数拟合分析法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 ．3 ．6 回归分析法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 1 ．3 ．7 神经网络法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 1 - 3 ．8 遗传算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 1 ．4 国内外地应力分布与演化规律研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 0 1 ．5 已有研究成果的不足及需解决的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 1 ．6 论文主要研究内容及技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 1 ．6 ．1 研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 2 1 ．6 ．2 技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 煤矿深井地应力场多元线性回归反演方法研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 4 2 ．1 深井地应力组成及其影响因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 4 2 ．2 基本影响因素模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15 2 ．3 煤矿深井地应力多元线性回归模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 6 2 ．4 回归系数乙r 的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 7 2 ．5 煤矿深井地应场边界条件模式的选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 8 I I I 万方数据 安徽理工大学博士学位论文 2 。6 ／J 、结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 9 3 煤矿初始地应力实测研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 3 ．1 地应力测量技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 3 ．1 ．1 地应力测量原理及方法⋯⋯⋯⋯O ．O O．．．．．QD．．．．IO l l ⋯⋯⋯⋯．．j ⋯⋯⋯⋯⋯2 1 3 ．1 ．2C S I R OH I 型地应力传感器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 3 ．1 ．3 应力解除法实测的主要过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 3 ．2 原岩应力测量结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 4 3 21 原岩应力测点的布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 3 ．2 ．21 2 5 2 1 切眼底板巷原岩应力测量结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 3 ．2 ．31 2 31 1 运顺底板巷原岩应力测量结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31 3 ．2 ．4 外水仓原岩应力测量结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 3 3 ．2 ．5 ．8 4 8 西翼主胶带机大巷原岩应力测量结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 6 3 ．3 原岩应力测量结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 8 3 ．4 地应力的当量化处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 3 3 ．4 ．1 地应力的当量化处理方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 3 ．4 ．2 地应力的当量化处理结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 3 ．5 小结⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 7 4 煤矿深井地应力反演⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 9 4 ．1 潘一矿东区三维地质建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 4 ．1 ．1 地形地貌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 4 ．1 ．2 矿区地层概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 4 ．1 ．3 地质构造及区域稳定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51 4 ．2 三维地质数据库的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 4 4 ．2 ．1 地质模型构建软件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 4 4 ．2 ．2 三维地质数据库建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 5 4 ．3 各个岩 煤 层三维地质模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 4 ．4 研究区的三维地质模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 0 4 ．5 潘一矿东区地应力反演⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 2 4 ．5 ．1 地应力反演范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 4 ．5 ．2 矿区岩层的简化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 4 ．5 ．3 矿区断层的简化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 3 I V 万方数据 目录 4 ．5 ．4 地应力分量的转换⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 3 4 ．6 多元回归分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 4 4 ．6 ．1 多元回归方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 4 4 ．6 ．2 回归模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 6 4 ．6 ．3 回归路线概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 6 4 ．7 模型的建立及计算过程⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．6 7 4 ．7 ．1 模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 7 4 ．7 ．2 计算过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7l 4 ．8 地应力场反演结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 5 4 ．8 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 6 5 地应力反演成果的工程应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。8 7 5 ．1地应力矢量场对深井巷道稳定性影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 7 5 ．2 基于地应力反演的开拓巷道布局优化mOID．．．．IO．．．．QOIBI6．．．．OIOI018 8 5 ．3 巷道支护设计优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 3 5 ．3 ．1 支护方式选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 3 5 ．3 ．2 现场应用效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 5 5 ．3 ．3 矿压监测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 6 5 ．4 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 7 6 主要结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 9 6 ．1 主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 9 6 ．2 主要创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 0 6 ．3 研究展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 0 2 1 改谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯．1 0 8 作者简介及读博期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯1 0 9 V 万方数据 安徽理工大学博士学位论文 C o n t e n t s A b s t r a c t ⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I 】【I I I l l ‘o d u c f i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯】【 1 ．1 R e e s a c r hb a c k g r o u n da n dm e a n i n g ．⋯．⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯．．．．⋯．．⋯．⋯⋯⋯．．1 1 ．2 T h ep r e s e n tr e s e a r c hs i t u a t i o no fg e o s t r e s sm e a s u r e m e n tt e c h n o l o g ya ti n t e r n a l a n de x r e m a l ⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．3 1 1 1 ep r e s e n tr e s e a r c hs i t u a t i o no fg e o s t r e s si n v e r s i o na n da n a l y s e sa ti n t e r n a la n d e x r e r n a l ．⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯．．．⋯．⋯．⋯⋯．．．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．．4 1 ．3 ．1H e i m ’Sh y p o t h e s i s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．；．2C o e f f i c i e n to f l a t e r a lp r e s s u r e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 ．；．3A d j u s t i n gb o u n d a r yl o a dm e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．5 1 ．3 ．4S t r e s sf u n c t i o nf i t t i n ga n a l y s i sm e t h o d ⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．j ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 1 ．3 ．5D i s p l a c e m e n tf u n c t i o nf i t t i n ga n a l y s i sm e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 ．3 ．6R e g r e s s i o na n a l y s i sm e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 1 ．；．7N e u r a ln e t w o r ka n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．8 1 ．；．8G e n e t i ca l g o r i t h m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 1 ．4n ep r e s e n tr e s e a r c hs i t u a t i o no fg e o s t r e s sd i s t r i b u t i o ne v o l u t i o nl a wt e c h n o l o g y a ti n t e r n a la n de x r e r n a l ⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．5 1 1 1 ed e f i c i e n c ya n dp r o b l e mo f t h ep r e s e n tr e s e a r c ha c h i e v e m e n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 l 1 ．6 T h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n dt e c h n i c a lr o u t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 2 1 ．6 ．1R e s e a r c hc o n t e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 1 ．6 ．2T e c h n i c a lr o u t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2M u l t i v a r i a b l el i n e a rr e g r e s s i o nm e t h o do fg e o s t r e s sf i e l di n v e r s i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．1C o m p o s i t i o na n d i n f l u e n c i n gf a c t o r so f t h eg e o s t r e s s ⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．2S i m u l a t i o no f b a s i ci n f l u e n c i n gf a c t o r s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 5 2 ．3M u l t i v a r i a b l el i n e a rr e g r e s s i o nm o d e li nd e e pw e l l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 6 2 ．4D e t e r m i n a t i o no f r e g r e s s i o nc o e f f i c i e n t ‘⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 7 2 ．5n es e l e c t i o no f b o u n d a r yc o n d i t i o nm o d e li nd e e pw e l l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 8 2 ．6B r i e fs u m m a r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 9 3T h e p r a c t i c a lm e a s u r er e s e a r c ho f c o a lm i n ei n i t i a lg e o s t r e s s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 3 ．1T 1 1 em e a s u r e m e n tt e c h n o l o g yo f g e o s t r e s 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er e g r e s s i o na n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 4 4 ．6 ．1M u l t i p l er e g r e s s i o nm e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 4 4 ．6 ．2R e g r e s s i o nm o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 6 4 ．6 ．3R e g r e s s i o nr o u t eo v e r v i e w ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 6 4 ．7T h ee s t a b l i s h m e n to f t h em o d e la n dt h ec a l c u l a t i o np r o c e s s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 7 4 ．7 ．1T h ee s t a b l i s h m e n to f t h em o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 7 4 ．7 ．2T h ec a l c u l a t i o np r o c e s s ⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．71 4 ．8T h ei n v e r s i o nr e s u l ta n a l y s i so f g e o s t r e s sf i e l d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 5 4 ．9B r i e fs u m m a r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 6 5T h e e n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o no fg e o s t r e s si n v e r s i o na c h i e v e m e n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 7 5 ．1T h ei n f l u e n c eo f g e o s t r e s sv e c t o rf i e l dt or o a d w a ys t a b i l i