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地应力是岩体工程的基本荷载条件,也是岩体工程设计、施工和稳定安全分析中必须考虑的重要因素。岩体工程所处地质环境的日趋复杂化和深部化,使得提出和发展更为完善的地应力反演方法显得十分必要。本文以黄河拉西瓦水电工程河谷区高地应力场反演为工程应用背景,根据“反演正算”原理,基于地应力实测数据的统计分析和确定性数值计算方法,考虑地应力随埋深的非线性分布特征和岩体非线性力学特性,通过综合集成神经网络的自学习功能和遗传算法的全局寻优能力,研究并提出了岩体地应力场的一种非线性反演新方法,同时对其合理性进行了分析验证。所完成的主要工作如下:1)在E. T. Brown和E. Hoek于1978年所总结全球地应力实测数据及图表基础上,搜集补充了大量新的地应力实测数据;基于这些统计数据,分析了地应力场随埋深的总体分布规律与特点;进而采用拟合分析等方法,研究并建立了岩体地应力场反演中所施加边界荷载条件的非线性分布函数表达式。2)引入上述边界荷载非线性分布函数及其参变量和自重应力修正系数,同时考虑地表剥蚀卸荷效应,以有限差分法为基础,通过构造典型参变量组合与相应数值计算结果的样本对,建立了代替确定性数值求解过程的神经网络自学习模型,编写了相关程序并验证了神经网络模型的预测精度。3)基于“反演正算”原理,通过定义上述参变量的值域并随机产生参数组→将所建立的神经网络自学习模型代替确定性数值求解过程→构建测点地应力计算值与实测值最优逼近的目标函数→利用遗传算法对参变量进行全局寻优→进而采用寻优所得参数组进行有限差分“正”算,从而建立起了岩体地应力场的非线性反演新方法。4)采用面向对象的C++程序语言编写了上述岩体地应力场非线性反演新方法的可视化计算程序。5)将所建立的岩体地应力场非线性反演新方法应用于拉西瓦水电工程河谷区高地应力场反演,并基于反演结果,分析了拉西瓦水电工程河谷区高地应力场的分布特点与形成机理。6)通过采用多元回归方法对拉西瓦水电工程河谷区地应力场开展分析,并将上述非线性反演方法所得结果与回归方法结果进行对比,分析和验证了本文所提出方法的合理性与优点。