軟硬巖交替區(qū)隧道初始地應(yīng)力場(chǎng)反演研究

劉春康　苗勝軍　盧新愛(ài)　段懿軒

摘要：軟硬巖交替區(qū)巖體結(jié)構(gòu)面兩側(cè)巖性變化劇烈，地應(yīng)力分布復(fù)雜。為探明軟硬巖交替形成的巖體結(jié)構(gòu)面對(duì)初始地應(yīng)力場(chǎng)的影響，以云南曼么二號(hào)隧道為研究背景，構(gòu)建包含高程信息的三維數(shù)值計(jì)算模型，基于多元線性回歸法反演獲得了隧道軸線處的初始地應(yīng)力場(chǎng)，分析了軟硬巖交界面處水平主應(yīng)力異常的影響因素。結(jié)果表明：水平主應(yīng)力異常與軟硬巖交界面兩側(cè)圍巖彈性模量、埋深和結(jié)構(gòu)面傾角的差異性有關(guān)；通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)各影響因素進(jìn)行顯著性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)圍巖彈性模量和埋深對(duì)水平主應(yīng)力的影響顯著，是水平主應(yīng)力異常的關(guān)鍵因素。研究成果可為隧道（洞）開(kāi)挖過(guò)程圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與支護(hù)方案設(shè)計(jì)等提供依據(jù)。

關(guān) 鍵 詞：初始地應(yīng)力場(chǎng)； 軟硬巖交替； 反演分析； 正交試驗(yàn)； 顯著性評(píng)價(jià)

中圖法分類(lèi)號(hào)： TU452 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.026

0 引 言

初始地應(yīng)力場(chǎng)是影響隧道圍巖穩(wěn)定性的重要因素，準(zhǔn)確探明工程區(qū)的初始地應(yīng)力場(chǎng)分布狀況是進(jìn)行隧道工程設(shè)計(jì)與安全施工的重要基礎(chǔ)［1］。中國(guó)西南地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，軟硬相接巖體分布廣泛，在此類(lèi)地質(zhì)條件下修建深埋超長(zhǎng)隧道（洞）時(shí)，必須開(kāi)展地應(yīng)力實(shí)測(cè)。但由于山體高差大、地質(zhì)地貌復(fù)雜，實(shí)測(cè)工作無(wú)法大規(guī)模開(kāi)展，需要對(duì)初始地應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行反演［2-3］。

目前常用的初始地應(yīng)力場(chǎng)反演方法有多元線性回歸法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和遺傳算法等，其中多元線性回歸法因其計(jì)算誤差小、用時(shí)短得到廣泛應(yīng)用［4］。史存鵬等［5］采用多元線性回歸法反演得到了西南某深埋隧道的初始地應(yīng)力場(chǎng)特征。代聰?shù)龋?］運(yùn)用多元回歸法獲得了藍(lán)家?guī)r隧道的初始地應(yīng)力場(chǎng)分布情況。李永松等［7］利用地應(yīng)力實(shí)測(cè)值，結(jié)合多元線性回歸法反演得到了搶風(fēng)嶺隧道初始地應(yīng)力場(chǎng)，并進(jìn)行了施工期巖爆預(yù)測(cè)。汪波等［8］結(jié)合多元回歸法反演獲得了蒼嶺隧道軸線方向上的地應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律，并提出了施工設(shè)計(jì)優(yōu)化建議。

此外，許多學(xué)者對(duì)初始地應(yīng)力場(chǎng)影響因素進(jìn)行了深入研究。顏天佑等［9］發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造會(huì)增大最大主應(yīng)力方向與隧洞軸線的相交角度。張強(qiáng)勇等［10］、黃祥嘉等［11］、景鋒等［12］研究發(fā)現(xiàn)初始地應(yīng)力場(chǎng)分布與隧道埋深密切相關(guān)。李鵬［13］通過(guò)分析地應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)提出地應(yīng)力大小與彈性模量存在一定的正相關(guān)關(guān)系。朱煥春等［14］、秦向輝等［15］研究發(fā)現(xiàn)地應(yīng)力隨巖石彈性模量增高而增大。張東濤等［16］發(fā)現(xiàn)砂泥巖分界面處水平主應(yīng)力的突變與兩側(cè)巖石的力學(xué)性質(zhì)差異有關(guān)。綜上可知，巖體彈性模量、結(jié)構(gòu)面等對(duì)地應(yīng)力場(chǎng)的影響顯著。中國(guó)西南地區(qū)軟硬相接巖體分布廣泛，此類(lèi)地區(qū)不可避免存在巖體彈性模量驟變和大量巖體結(jié)構(gòu)面，導(dǎo)致軟硬巖交替區(qū)初始地應(yīng)力場(chǎng)更為復(fù)雜，而針對(duì)軟硬巖交替處地應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律和影響因素的研究還不夠完善。

基于此，本文依托云南曼么二號(hào)鐵路隧道工程，根據(jù)水壓致裂法所測(cè)地應(yīng)力數(shù)據(jù)和地質(zhì)勘察資料，構(gòu)建三維數(shù)值計(jì)算模型，采用多元線性回歸法對(duì)隧址區(qū)內(nèi)軟硬巖交替巖層初始地應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行反演計(jì)算，探究軟硬巖交界處初始地應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律及影響因素，并設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)方案，分析各影響因素的顯著性。

1 工程概況

1.1 地形地貌及地層巖性特征

曼么二號(hào)隧道位于云南省西雙版納傣族自治州景洪市。如圖1所示，隧址區(qū)圍巖巖性復(fù)雜，普遍存在軟硬相接巖體，洞身發(fā)育曼么小寨-加布托斷層，在高地應(yīng)力作用下易發(fā)生涌水、突泥、軟巖大變形和斷裂活動(dòng)等災(zāi)害，施工難度極高。

1.2 隧道地應(yīng)力測(cè)試

為獲取曼么二號(hào)隧道地應(yīng)力資料，在DZ-MM2-B03鉆孔（見(jiàn)圖1）進(jìn)行了水壓致裂法原位地應(yīng)力測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，曼么二號(hào)隧道鉆孔測(cè)試結(jié)果σH范圍為5.87～14.89 MPa，σh范圍為4.53～9.81 MPa，σV范圍為4.27～14.10 MPa，且主應(yīng)力值隨深度增加而逐漸增大；測(cè)點(diǎn)4為曼么小寨-加布托斷層穿過(guò)區(qū)域，斷層構(gòu)造作用導(dǎo)致水平主應(yīng)力的大小改變、方向偏轉(zhuǎn)，出現(xiàn)主應(yīng)力值突變的現(xiàn)象；在不同測(cè)點(diǎn)處，主應(yīng)力值大小整體呈現(xiàn)σH>σV>σh的特征，可見(jiàn)水平主應(yīng)力占主導(dǎo)地位，說(shuō)明水平構(gòu)造應(yīng)力強(qiáng)烈；最大主應(yīng)力方向約為N11°W～N19°W，隧道設(shè)計(jì)走向?yàn)镹89°E，二者夾角為72°～80°，不利于隧道的穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)施工前應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與分析。

2 隧道初始地應(yīng)力場(chǎng)反演

2.1 三維數(shù)值計(jì)算模型

根據(jù)工程勘察資料，通過(guò)地理空間數(shù)據(jù)云DEM切割模塊得到隧道的高程信息，利用Surfer、Rhion軟件處理高程數(shù)據(jù)，導(dǎo)入FLAC3D建立曼么二號(hào)隧道三維數(shù)值計(jì)算模型，如圖2所示。其中模型X軸平行于隧道軸線，Y軸垂直于隧道軸線，Z軸豎直向上。根據(jù)曼么二號(hào)隧道的長(zhǎng)度、線路走向和地形地貌，確定沿X、Y軸計(jì)算范圍為10 000 m×2 000 m，沿Z軸計(jì)算范圍為從隧道軸線設(shè)計(jì)高程以下700 m到自然地形表面。該計(jì)算模型覆蓋了曼么二號(hào)隧道整個(gè)隧址區(qū)，并包含了曼么小寨-加布托斷層。為保證計(jì)算精度和方便劃分單元，采用20節(jié)點(diǎn)四面體Solid186等參單元建立數(shù)值計(jì)算模型。

巖體物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)曼么二號(hào)隧道地質(zhì)勘察資料選取，如表2所列。

2.2 邊界條件

在建立計(jì)算模型和選取巖體物理力學(xué)參數(shù)之后，需進(jìn)一步確定模型的邊界條件，所受荷載如圖3所示。

由于水壓致裂法所測(cè)地應(yīng)力結(jié)果只包含最大水平主應(yīng)力、垂直主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力，不包含豎直方向剪應(yīng)力，因此只需考慮以下4種基本因素作為模型邊界條件［17］：① 在模型底面和四周施加法向位移約束，在模型Z向施加重力荷載G；② 在與X軸平行兩側(cè)面施加水平均布荷載F模擬構(gòu)造應(yīng)力，對(duì)底面及未施加荷載的兩個(gè)側(cè)面施加法向約束；③ 在與Y軸平行兩側(cè)面施加水平均布荷載F模擬構(gòu)造應(yīng)力，對(duì)底面及未施加荷載的兩個(gè)側(cè)面施加法向約束；④ 對(duì)模型X面、Y面分別施加0.10，0.02 m邊界位移以模擬剪應(yīng)力［18］。

2.3 多元線性回歸反演原理

現(xiàn)場(chǎng)地應(yīng)力實(shí)測(cè)采用NOW坐標(biāo)系，而數(shù)值計(jì)算模型采用XOY坐標(biāo)系，二者不同，為方便比較反演效果，需對(duì)地應(yīng)力實(shí)測(cè)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化。根據(jù)彈性力學(xué)應(yīng)力分量坐標(biāo)變換理論［19］，轉(zhuǎn)換公式如下：

3 隧道地應(yīng)力反演結(jié)果分析

基于地應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用多元線性回歸法，通過(guò)式（4）解得4種基本因素對(duì)應(yīng)的回歸系數(shù)：自重應(yīng)力場(chǎng)回歸系數(shù)s1=0.92，X、Y向構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)回歸系數(shù)s2=3.64、s3=-0.16，水平剪切構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)回歸系數(shù)s4=1.87，并得到自由項(xiàng)s0=-0.928。為評(píng)估回歸效果，依據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)多元回歸公式進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.965，說(shuō)明自變量與因變量的相關(guān)性較高；顯著性統(tǒng)計(jì)量F=3.19×10-10，遠(yuǎn)小于0.01的顯著水平，回歸效果顯著。因此，曼么二號(hào)隧道巖體初始地應(yīng)力場(chǎng)回歸公式為

σ 回歸=-0.928+0.92σ 自重+3.64σX擠壓-0.16σY擠壓+1.87σ 剪切（5）

式中：σ 回歸為地應(yīng)力回歸值；σ 自重為自重應(yīng)力場(chǎng)；σX擠壓，σY擠壓分別為X、Y方向均勻擠壓構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)；σ剪切為XY平面剪切構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)。

通過(guò)式（5）可求得已有測(cè)點(diǎn)處的回歸值，表3為地應(yīng)力實(shí)測(cè)值與回歸值對(duì)比。可知，不同測(cè)點(diǎn)的回歸值均接近實(shí)測(cè)值，最大、最小絕對(duì)誤差分別為1.30，0.02 MPa，相對(duì)誤差均小于20%，總體來(lái)說(shuō)，曼么二號(hào)隧道初始地應(yīng)力場(chǎng)反演效果較好，結(jié)果可靠。

3.1 隧道軸線處地應(yīng)力反演結(jié)果

通過(guò)數(shù)值模擬所得的隧道軸線處主應(yīng)力分布如圖4所示，將隧道軸線處應(yīng)力回歸計(jì)算值代入式（5）求得的初始地應(yīng)力場(chǎng)如圖5所示。

對(duì)比圖4～5可知，通過(guò)數(shù)值模擬和多元線性回歸所得的初始地應(yīng)力場(chǎng)在隧道軸線處吻合較好，且在里程DK406+408、DK406+745、DK407+857、DK410+44、DK410+746、DK411+981、DK412+997、DK414+238（軟硬巖交界面）及DK409+000（曼么小寨-加布托斷層處）處均出現(xiàn)水平主應(yīng)力突變的應(yīng)力異?，F(xiàn)象，說(shuō)明通過(guò)反演所得的初始地應(yīng)力場(chǎng)在鉆孔實(shí)測(cè)點(diǎn)處吻合較好，在隧道軸線處反演效果也比較理想。

為探究軟硬巖交替形成的結(jié)構(gòu)面對(duì)地應(yīng)力分布特征的影響，需要對(duì)曼么二號(hào)隧道軸線處的初始地應(yīng)力場(chǎng)分布進(jìn)行分析。由圖5可知，曼么二號(hào)隧道軸線處不同位置的主應(yīng)力值與埋深整體呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)，其中最大水平主應(yīng)力σH隨埋深增加變化較大，而最小水平主應(yīng)力σh受埋深影響較小，垂直主應(yīng)力σV近似等于單位面積上覆巖層的重力，主應(yīng)力值整體呈現(xiàn)σH>σV>σh的規(guī)律，可知初始地應(yīng)力場(chǎng)以水平構(gòu)造應(yīng)力為主導(dǎo)。

隧道軸線處水平主應(yīng)力特征對(duì)圍巖穩(wěn)定性有重要影響，而在軟硬巖交界處和斷層處出現(xiàn)了水平主應(yīng)力異常的現(xiàn)象，為確保圍巖穩(wěn)定性，需要對(duì)應(yīng)力異常的原因進(jìn)行探究。陳世杰［20］認(rèn)為斷層附近水平主應(yīng)力異常主要是由于斷層擠壓導(dǎo)致主應(yīng)力量值突變。蘇生瑞等［21］研究發(fā)現(xiàn)斷層的力學(xué)性質(zhì)、幾何形態(tài)等是其周?chē)鷳?yīng)力大小、方位發(fā)生變化的內(nèi)在因素。翁劍橋等［22］研究發(fā)現(xiàn)斷層處地應(yīng)力量值受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)機(jī)制影響較大。綜上可知，目前對(duì)于斷層處水平主應(yīng)力突變?cè)虻难芯枯^多，而對(duì)軟硬巖交界面處水平主應(yīng)力突變的研究較少，因此需要開(kāi)展此方面的研究。

由于水平主應(yīng)力與埋深存在一定的線性關(guān)系，因此在研究水平主應(yīng)力突變的原因時(shí)，不可忽視埋深的影響；此外，康紅普［23］研究發(fā)現(xiàn)在軟硬巖交界面處水平主應(yīng)力突變的原因與圍巖彈性模量有關(guān)；王偉等［24］提出隧道圍巖軟硬相接結(jié)構(gòu)面處應(yīng)力突變現(xiàn)象與結(jié)構(gòu)面傾角存在關(guān)聯(lián)。因此，初步確定軟硬巖交界面處水平主應(yīng)力突變的主要影響因素為圍巖彈性模量、結(jié)構(gòu)面傾角和隧道埋深。

3.2 正交試驗(yàn)

如表4所列，為了分析3種因素對(duì)水平主應(yīng)力的影響，設(shè)計(jì)3因素5水平的正交試驗(yàn)方案，共設(shè)置有25種不同參數(shù)。為方便模擬計(jì)算，以軟硬巖交界面兩側(cè)圍巖彈性模量差值表示彈性模量變化，以上覆巖層壓力表示隧道埋深。

如圖6所示，通過(guò)FLAC3D建立三維正交試驗(yàn)計(jì)算模型，計(jì)算范圍取隧道2～3倍洞徑周?chē)鷰r體，其中豎向取70 m，橫向取80 m，為使模型能夠覆蓋不同傾角的軟硬巖分界產(chǎn)生的原生結(jié)構(gòu)面，水平向取200 m。

FLAC3D數(shù)值模擬結(jié)果見(jiàn)表5。王偉等［24］通過(guò)軟硬巖相接結(jié)構(gòu)面兩側(cè)主應(yīng)力差值表示應(yīng)力異常程度，發(fā)現(xiàn)差值會(huì)隨結(jié)構(gòu)面傾角的變化而變化，最小為0.20 MPa左右；徐安等［25］通過(guò)對(duì)軟硬巖隧道進(jìn)行初始應(yīng)力場(chǎng)反演，發(fā)現(xiàn)軟巖硬巖段水平初始應(yīng)力差值可達(dá)11.707 MPa。因此，本文以結(jié)構(gòu)面兩側(cè)水平主應(yīng)力差值表示應(yīng)力分布不連續(xù)的異常程度。

3.3 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

如圖7所示，根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，用不同水平下的3種影響因素對(duì)水平主應(yīng)力差值的平均值進(jìn)行分析，得到各因素對(duì)水平主應(yīng)力異常的影響程度?？芍孩?彈性模量差值越大、上覆巖層壓力越大，對(duì)水平主應(yīng)力的影響越大，即應(yīng)力異常程度越大。② 隨著結(jié)構(gòu)面傾角增大，應(yīng)力異常程度逐漸增大，當(dāng)傾角為55°時(shí)，應(yīng)力異常程度達(dá)到最大；當(dāng)傾角大于55°時(shí)，應(yīng)力異常程度逐漸減小，最終趨于穩(wěn)定。③ 最大水平主應(yīng)力差值在彈性模量差值、上覆巖層壓力、結(jié)構(gòu)面傾角影響下的增幅分別為131.82%，161.90%，50.82%，最小水平主應(yīng)力差值在彈性模量差值、上覆巖層壓力、結(jié)構(gòu)面傾角影響下的增幅分別為142.86%，184.62%，55.00%。通過(guò)比較增幅可知埋深和圍巖彈性模量是影響水平主應(yīng)力的關(guān)鍵因素，所以在埋深較大和彈性模量劇烈變化區(qū)域進(jìn)行隧道開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與支護(hù)。

采用SPSS分析軟件對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行顯著性評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表6。選用F統(tǒng)計(jì)量作為假設(shè)檢驗(yàn)指標(biāo)，檢驗(yàn)水平選擇α=0.10、0.05、0.01，則F0.10（4，4）=4.11、F0.05（4，4）=6.39、F0.01（4，4）=16.0；基于P值檢驗(yàn)法對(duì)水平主應(yīng)力影響因素進(jìn)行檢驗(yàn)，P為概率值，P<0.01、0.010.10分別表示極顯著、顯著、較顯著、不顯著，P值越小，表明該因素的影響越顯著。

由表6可知：① 上覆巖層壓力、彈性模量差值影響下P值均小于0.05，影響效果顯著，結(jié)構(gòu)面傾角影響效果不顯著，但在實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)面傾角的變化不容忽視。② 3種因素影響下的均值相近，而上覆巖層壓力、彈性模量差值影響下均方較大，結(jié)構(gòu)面傾角影響下均方較小，結(jié)合圖7結(jié)構(gòu)面傾角影響下水平主應(yīng)力差值，可知結(jié)構(gòu)面傾角影響下試驗(yàn)結(jié)果之間起伏較小、相對(duì)穩(wěn)定。③ 上覆巖層壓力、彈性模量差值、結(jié)構(gòu)面傾角在最大水平主應(yīng)力下的極差分別為9.28，7.77和2.07，在最小水平主應(yīng)力下的極差分別為1.13，0.86和0.24，也說(shuō)明各因素對(duì)水平主應(yīng)力的影響程度為上覆巖層壓力>彈性模量差值>結(jié)構(gòu)面傾角。

4 結(jié) 論

本文在地應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與工程勘察資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)FLAC3D建立三維數(shù)值計(jì)算模型并反演得到了測(cè)點(diǎn)處的應(yīng)力值，基于多元線性回歸原理獲得了曼么二號(hào)隧道軸線處的初始地應(yīng)力場(chǎng)分布特征，具體結(jié)論如下：

（1） 不同測(cè)點(diǎn)的回歸值均接近于實(shí)測(cè)值，最大、最小絕對(duì)誤差分別為1.30，0.02 MPa，相對(duì)誤差均控制在20%以?xún)?nèi)，反演效果較好，結(jié)果可靠。

（2） 隧道軸線處主應(yīng)力值與埋深近似呈線性增長(zhǎng)關(guān)系，整體呈現(xiàn)σH>σV>σh的規(guī)律，垂直主應(yīng)力近似等于單位面積上覆巖層的重力，但在軟硬巖交界面和斷層處出現(xiàn)水平主應(yīng)力異?，F(xiàn)象，斷層處應(yīng)力異常程度受斷層的力學(xué)性質(zhì)、幾何形態(tài)和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)機(jī)制影響較大。

（3） 軟硬巖交界面處的水平主應(yīng)力異常與圍巖兩側(cè)彈性模量差值、結(jié)構(gòu)面傾角和上覆巖層壓力存在很大關(guān)聯(lián)。正交試驗(yàn)結(jié)果顯示，3種影響因素的顯著性為上覆巖層壓力>彈性模量差值>結(jié)構(gòu)面傾角；通過(guò)P值檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相比于結(jié)構(gòu)面傾角，圍巖彈性模量和埋深對(duì)水平主應(yīng)力的影響更為顯著，是水平主應(yīng)力異常的關(guān)鍵因素。

探明軟硬巖交界面處地應(yīng)力分布規(guī)律與應(yīng)力異常原因可為預(yù)測(cè)隧道未開(kāi)挖區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)提供依據(jù)。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果和顯著性檢驗(yàn)，建議在巖體力學(xué)特性尤其是變形參數(shù)劇烈變化區(qū)域和埋深較大隧道的地質(zhì)勘探及開(kāi)挖過(guò)程中，針對(duì)性地布設(shè)應(yīng)力測(cè)孔，開(kāi)展地應(yīng)力測(cè)試與應(yīng)力場(chǎng)特征分析，同時(shí)加強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與支護(hù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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（編輯：鄭 毅）

Inversion study on initial in-situ stress field of tunnels in soft and hard alternating rock area

LIU Chunkang1，2，MIAO Shengjun1，2，LU Xin′ai1，2，DUAN Yixuan1，2

（1.Beijing Key Laboratory of Urban Underground Space Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China； 2.Civil and Resource Engineering School，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China）

Abstract： The lithology on both sides of the structural surfaces in soft and hard alternating rock areas changes dramatically，leading to complex distribution of in-situ stress.In order to ascertain the influence of rock mass structural surface in the soft and hard alternating rock area on the in-situ stress field，a 3D numerical computational model containing elevation information was established for the Manmo No.2 Tunnel in Yunnan Province.The initial in-situ stress field of the tunnel axis was obtained by inversion with multiple linear regression method，and the influencing factors of the horizontal principal stress anomaly at the interface of soft and hard rocks were analyzed.The results show that the anomaly of the horizontal principal stress was related to the differences of elasticity modulus of country rock on both sides of the interface，the burial depth and the dip angle of structural surface.The significance of each influencing factors was evaluated by orthogonal test.It was found that the elasticity modulus of country rock and the burial depth had a significant influence on the horizontal principal stress，which were key factors for the anomaly of the horizontal principal stress.The research results can provide basis for country rock stability monitoring and the design of support scheme during tunnel excavation.

Key words： initial in-situ stress field；soft and hard alternating rock；inverse analysis；orthogonal test；significance analysis

收稿日期：2022-03-11

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51974014，51574014）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018YFC0604601）

作者簡(jiǎn)介：劉春康，男，碩士研究生，主要從事巖石力學(xué)與工程方面的研究。E-mail：18738305181@163.com

通信作者：苗勝軍，男，教授，博士，主要從事巖石力學(xué)基礎(chǔ)理論方面的教學(xué)與研究工作。E-mail：miaoshengjun@163.com