一种实测与预测应力张量相似度确定方法及相关设备与流程

1.本说明书涉及地应力场数值反分析领域，更具体地说，本技术涉及一种实测与预测应力张量相似度确定方法及相关设备。


背景技术：

2.地应力作为岩石工程的一项重要参数，决定着岩体力学行为特征。因而在大型深部地下建筑物开挖前，通过原位地应力测量技术掌握工程岩体原岩应力分布成为一项必备工作。然而受地质条件复杂、测试成本高等因素影响，原位应力测量数据有限，且难以反映工程区域初始地应力场的宏观分布规律。为解决应力测量数据有限且代表性不足的困难，以数值模拟为基础的三维初始地应力场反分析逐渐得到发展。它作为一种由点到场的反分析过程，其中一项重要工作在于测点位置处实测与反分析预测应力张量间的相似性评价，从而初步判定反分析预测应力场是否准确。
3.现有地应力场数值反分析乃至岩石力学研究中，二阶应力张量通常被分解为张量分量或者主应力量值和方向，从而分别进行特征统计与相似性评价，其中，主应力指标由于具备物理意义且与实际工程联系密切，因而被应用最为广泛。然而这两种非张量指标均存在指标数量过多问题，此外，被分解后的元素间相互独立，即关联性被忽视，这可能导致指标之间存在矛盾，最终使得准确、定量的相似性评价结果无法被得到。因此如何解决现有非张量评价方法的多指标及指标相悖问题仍然是一个值得解决的问题。


技术实现要素：

4.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本技术的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
5.第一方面，本技术提出一种实测与预测应力张量相似度确定方法，上述方法包括：
6.获取目标区域的实测应力张量和预测应力张量，其中，上述预测应力张量是根据地应力场数值反分析的结果获取的；
7.根据上述实测应力张量和上述预测应力张量计算第一欧式距离；
8.计算上述实测应力张量与原点的欧式距离为第二欧式距离；
9.根据上述第一欧式距离和第二欧式距离计算欧式距离相似度；
10.根据上述欧式距离相似度确定地应力场数值反分析的相似度等级。
11.可选的，根据上述第一欧式距离和第二欧式距离计算欧式距离相似度，包括：
12.根据上述第一欧式距离和第二欧式距离的比值确定上述相似度。
13.可选的，上述根据上述第一欧式距离和第二欧式距离的比值确定上述相似度，包括：
14.根据下式求取上述相似度评价指标eds：
[0015][0016]
式中，d(s,s')＝||s-s'||f为第一欧式距离，d(s,o)＝||s||f为第二欧式距离，为第二欧式距离，其中，s为某一测点的实测应力张量，表示为s中包括应力分量σ
x
,σy,σz,τ
xy
,τ
xz
和τ
yz
，τ
xy
＝τ
yx
,τ
xz
＝τ
zx
,τ
yz
＝τ
zy
；s'为对应测点的预测应力张量，表示为s'中包括σ'
x
,σ'y,σ'z,τ'
xy
,τ'
xz
和τ'
yz
，τ'
xy
＝τ'
yx
,τ'
xz
＝τ'
zx
,τ'
yz
＝τ'
zy
。
[0017]
可选的，上述方法还包括：
[0018]
将应力张量分解为主应力的大小和方位以获取第一欧式距离的第二表达公式：
[0019][0020]
其中，σ1,σ2,σ3分别代表最大、中间及最小主应力，li,mi,ni分别为新应力主轴与原应力主轴之间的夹角方向余弦。
[0021]
可选的，上述根据上述欧式距离相似度确定地应力场数值反分析的相似度等级，包括：
[0022]
构建预设阈值区间与相似度等级、主应力量值和方位误差的对应关系；
[0023]
根据上述主应力量值和方位误差根据上述第二表达公式计算不同相似度等级下的欧式距离相似度阈值；
[0024]
基于上述欧式距离相似度阈值与预设相似度对应关系确定上述地应力场数值反分析预测结果的相似度等级。
[0025]
可选的，构建预设阈值区间与相似度等级、主应力量值和方位误差的对应关系，包括：
[0026]
构建预设阈值区间与相似度等级、主应力量值和方位误差的对应关系，包括：
[0027]
确定主应力量值误差阈值和绕应力主轴旋转的欧拉角误差阈值；
[0028]
根据上述量值误差阈值、上述欧拉角误差阈值和上述第二表达公式计算eds阈值；
[0029]
根据上述eds阈值构建阈值区间与预设相似度等级、主应力量值和方位误差的对应关系。
[0030]
可选的，上述量值误差阈值包括第一量值误差阈值、第二量值误差阈值和第三量值误差阈值，所示第一量值误差通过第一权重系数和最大主应力确定，上述第二量值误差通过第二权重系数和中间主应力系数确定，上述第三量值误差通过第三权重系数和最小主
应力系数确定，上述第一权重系数小于第二权重系数和第三权重系数。
[0031]
第二方面，本技术还提出一种实测与预测应力张量相似度确定装置，包括：
[0032]
获取单元，用于获取目标区域的实测应力张量和预测应力张量，其中，上述预测应力张量是根据地应力场数值反分析的结果获取的；
[0033]
第一计算单元，用于根据上述实测应力张量和上述预测应力张量计算第一欧式距离；
[0034]
第二计算单元，用于计算上述实测应力张量与原点的欧式距离为第二欧式距离；
[0035]
第三计算单元，用于根据上述第一欧式距离和第二欧式距离计算欧式距离相似度；
[0036]
确定单元，用于根据上述欧式距离相似度确定地应力场数值反分析的相似度。
[0037]
第三方面，一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上述的第一方面任一项的实测与预测应力张量相似度确定方法的步骤。
[0038]
第四方面，本技术还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现第一方面上述任一项的实测与预测应力张量相似度确定方法。
[0039]
综上，本技术实施例的实测与预测应力张量相似度确定方法包括：获取目标区域的实测应力张量和预测应力张量，其中，上述预测应力张量是根据地应力场数值反分析的结果获取的；根据上述实测应力张量和上述预测应力张量计算第一欧式距离；计算上述实测应力张量与原点的欧式距离为第二欧式距离；根据上述第一欧式距离和第二欧式距离计算欧式距离相似度；根据上述欧式距离相似度确定地应力场数值反分析的相似度等级。本技术实施例提出的实测与预测应力张量相似度确定方法，通过求取应力张量和预测应力张量的第一欧式距离，并求取实测应力张量与原点的第二欧式距离，通过第一欧式距离和第二欧氏距离计算欧式距离相似度，根据欧式距离相似度对地应力场数值反分析的相似度进行评判，消除了现有两种非张量方法存在的多指标问题，所得的相似度分析结果更为准确。
[0040]
本技术提出的实测与预测应力张量相似度确定方法，本技术的其他优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0041]
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0042]
图1为本技术实施例提供的一种实测与预测应力张量相似度确定方法流程示意图；
[0043]
图2为本技术实施例提供的一种地应力场数值反分析原理性示意图；
[0044]
图3为本技术实施例提供的一种应力张量相似性指标示意图；
[0045]
图4为本技术实施例提供的一种主应力轴和欧拉角的旋转顺序原理性示意图；
[0046]
图5为本技术实施例提供的一种eds与初始主应力的等值线示意图；
[0047]
图6为本技术实施例提供的另一种eds与初始主应力的等值线示意图；
[0048]
图7为本技术实施例提供的再一种eds与初始主应力的等值线示意图；
[0049]
图8为本技术实施例提供的一种eds等高线图与主应力大小误差示意图；
[0050]
图9为本技术实施例提供的另一种eds等高线图与主应力大小误差示意图；
[0051]
图10为本技术实施例提供的再一种eds等高线图与主应力大小误差示意图；
[0052]
图11为本技术实施例提供的一种eds与euler角度的等高线示意图；
[0053]
图12为本技术实施例提供的另一种eds与euler角度的等高线示意图；
[0054]
图13为本技术实施例提供的再一种eds与euler角度的等高线示意图；
[0055]
图14为本技术实施例提供的一种eds的与主应力量值误差的敏感性示意图；
[0056]
图15为本技术实施例提供的一种eds的与欧拉角的敏感性示意图；
[0057]
图16为本技术实施例提供的一种实测与预测应力张量相似度确定装置结构示意图；
[0058]
图17为本技术实施例提供的一种实测与预测应力张量相似度确定电子设备结构示意图。
具体实施方式
[0059]
本技术实施例提出的实测与预测应力张量相似度确定方法，通过求取应力张量和预测应力张量的第一欧式距离，并求取实测应力张量与原点的第二欧式距离，通过第一欧式距离和第二欧氏距离计算欧式距离相似度，根据欧式距离相似度对地应力场数值反分析的相似度进行评判，消除了现有两种非张量方法存在的多指标问题，所得的相似度分析结果更为准确。
[0060]
本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”“第二”“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0061]
三维初始应力场数值反分析的基本思想在于根据有限的实测应力数据通过数值模拟反分析得到工程区域的宏观应力场，是一个由点到场的反分析过程，如图2所示，在获得预测应力场后，相同测点位置下实测应力张量(s)与预测应力张量(s')之间的相似性评价是一个关键问题，只有在两者较为接近时，反分析得到的应力场才可被初步认定正确。第i个测点的实测应力张量与预测应力张量被表示为：
[0062]
[0063]
式中σ and τ分别代表正应力和剪应力。
[0064]
现有地应力场数值反分析中，测点应力状态的相似性评价主要依靠两种非张量的方法标量法(基于张量分量指标)和标量矢量法(基于主应力指标)。标量法(scalar approach)即通过应力分量指标进行评价，该方法将应力张量的6种分量分开进行对比评价。为方便表示，对于应力张量s，引入半矢量函数vech(
·
)，得到向量
[0065]
s＝vech(s)＝[σ
x σ
y σ
z τ
xy τ
yz τ
xz
]
t
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0066]
包含了6个应力分量。此时基于标量法的应力张量相似性评价指标也将有6个：
[0067][0068]
式中sim(
·
)表示相似度，它的单位是pa；si表示第i个测点；si为实测值；s'i为预测值。
[0069]
标量和矢量法(scalar/vector approach)根据主应力指标进行评价，该方法将二阶应力张量分解为特征值(主应力量值)与特征向量(主应力方向)，并分别进行对比评价。这里同理引入半矢量化函数vech(
·
)，得到向量：
[0070][0071]
包含了主应力量值及方向共9个元素。式中σ表示主应力量值；α表示主应力方位角；β表示主应力倾角；1,2,3分别代表最大、中间及最小。此时基于标量/矢量法的应力张量相似性评价指标将有9个：
[0072][0073]
式中sim(
·
)
p
代表主应力的量值相似度，它的单位是pa；sim(
·
)
p
代表主应力的方位相似度，它的单位是度；pi和pi为实测值，pi'和p'i为预测值。
[0074]
这两种非张量方法在评价应力张量的相似度时，均存在显著的多指标问题，这使得评价的过程繁琐。此外，应力张量被分解后形成的元素(例如张量分量、主应力量值和方向)是相互独立的，换句话说，它们之间的相关性被忽略，而这可能导致指标间存在矛盾。如在标量法中，正应力的相似度在正常范围，但剪应力的相似度通常较低；而在标量/矢量法中，最大主应力的量值和方位相似度更容易调控，相反的，中间、最小主应力的量值和方位相似度变异性极大。在这种情况下预测应力场无法被确定正确，因此如何解决该缺陷仍是一个值得探索的科学问题，本技术实施例提供的一种实测与预测应力张量相似度确定方法流程示意图，请参阅图1，具体可以包括：
[0075]
s110、获取目标区域的实测应力张量和预测应力张量，其中，上述预测应力张量是根据地应力场数值反分析的结果获取的；
[0076]
示例性的，目标区域为进行评价的地质区域，实测应力张量为实地测量出目标区
域中地质区域的应力张量，预测应力张量为根据地应力场数值反分析的结果获取的对应测点位置下的应力张量。
[0077]
s120、根据上述实测应力张量和上述预测应力张量计算第一欧式距离；
[0078]
示例性的，欧式距离是一个通常采用的距离定义，是m维空间中两个点的直线距离，或者向量的自然长度(即该点到原点的距离)。传统欧式距离的计算式为：
[0079][0080]
式中，x and y为两个特征向量，xi为向量x的第i维坐标，yi表示向量y的第i维坐标，m为空间维数。对于应力张量s，可以视作为9维欧几里得空间中的一点，其到预测应力张量s'的欧几里得距离为：
[0081][0082]
第一欧式距离即为实测应力张量和预测应力张量根据式(7)计算得到。
[0083]
s130、计算上述实测应力张量与原点的欧式距离为第二欧式距离；
[0084]
示例性的，根据式(7)通过实测应力张量与原点的欧式距离计算第二欧式距离，其中原点的应力数值为0。
[0085]
s140、根据上述第一欧式距离和第二欧式距离计算欧式距离相似度；
[0086]
示例性的，若以距离量值来定义相似度，由于不同工程的应力水平不同，那么实测与预测点的欧式距离也不同，这很难确定一个通用的阈值来界定相似度，与上述非张量法类似，这里消除量纲的影响，以实测与预测应力张量的欧式距离(d(s,s'))与实测应力张量到原点的欧式距离(d(s,o))的比值来定义欧式距离相似度：
[0087][0088]
s150、根据上述欧式距离相似度确定地应力场数值反分析的相似度等级。
[0089]
示例性的，根据欧式距离相似度评价eds地应力场数值反分析预测结果的相似度等级，这里以二维示意图为例进行说明，如图3所示，当eds(eucildean distance similarity，欧式距离相似度)越接近0时，表明两者的应力状态越相似。对比两种非张量方法可知，欧式距离的引入将应力张量作为一个整体进行相似性评价，消除了现有两种非张量方法存在的多指标问题。
[0090]
综上，本技术实施例提出的实测与预测应力张量相似度确定方法，通过求取应力张量和预测应力张量的第一欧式距离，并求取实测应力张量与原点的第二欧式距离，通过第一欧式距离和第二欧氏距离计算欧式距离相似度，根据欧式距离相似度对地应力场数值反分析的相似度进行评判，消除了现有两种非张量方法存在的多指标问题，所得的相似度分析结果更为准确。
[0091]
在一些示例中，根据上述第一欧式距离和第二欧式距离计算欧式距离相似度，包括：
[0092]
根据上述第一欧式距离和第二欧式距离的比值确定上述相似度。
[0093]
在一些示例中，上述根据上述第一欧式距离和第二欧式距离的比值确定上述相似度，包括：
[0094]
根据下式求取上述相似度评价指标eds：
[0095][0096]
式中，d(s,s')＝||s-s'||f为第一欧式距离，d(s,o)＝||s||f为第二欧式距离，为第二欧式距离，其中，s为某一测点的实测应力张量，表示为s中包括应力分量σ
x
,σy,σz,τ
xy
,τ
xz
和τ
yz
，τ
xy
＝τ
yx
,τ
xz
＝τ
zx
,τ
yz
＝τ
zy
；s'为对应测点的预测应力张量，表示为s'中包括σ'
x
,σ'y,σ'z,τ'
xy
,τ'
xz
和τ'
yz
，τ'
xy
＝τ'
yx
,τ'
xz
＝τ'
zx
,τ'
yz
＝τ'
zy
。
[0097]
在一些示例中，上述方法还包括：
[0098]
将应力张量分解为主应力的大小和方位以获取第一欧式距离的第二表达公式：
[0099][0100]
其中，σ1,σ2,σ3分别代表最大、中间及最小主应力，li,mi,ni分别为新应力主轴与原应力主轴之间的夹角方向余弦。
[0101]
示例性的，对于应力张量相似性评价，同样可以用主应力指标来推导eds，将应力张量分解为主应力大小和方位，以第二种表达方式标识第一欧式距离，同理也可以用第二表达方式表示第二欧式距离。首先介绍应力主轴旋转角：假设初始应力主轴与世界坐标系重合，应力主轴绕x(σ1),y(σ2)and z(σ3)轴的旋转角度称为欧拉角，这里以绕部分旋转后的主应力轴进行二次和三次旋转，旋转顺序为σ1,σ2,σ3，旋转角度分别为θ1,θ2,θ3，如图4所示，此时的旋转矩阵为：
[0102][0103]
式中，c1＝cosθ1,s1＝sinθ1,etc.li,mi,ni分别为新应力主轴与原应力主轴之间的夹角方向余弦。假设三种应力状态：
[0104]
初始应力状态，应力张量为：
[0105][0106]
式中σ1,σ2,σ3分别代表最大、中间及最小主应力，引入半矢量化函数vech(
·
)得到主应力向量t＝vech(t)＝[σ
1 σ
2 σ3]
[0107]
二次应力状态，主应力量值发生变化，应力张量为
[0108][0109]
式中为主应力量值变化矩阵，e1,e2,e3分别代表最大、中间及最小主应力变化量，引入半矢量化函数vech(
·
)得到主应力量值变化向量e＝vech(e)＝[e
1 e
2 e3]。
[0110]
三次应力状态，主应力量值和方位均发生变化，应力张量为：
[0111][0112]
则σ,σ”之间的应力张量相似度eds为：
[0113][0114]
由此可知，eds是一个包含初始主应力量值(σ1,σ2,σ3)、主应力量值误差(e1,e2,e3)、应力主轴旋转欧拉角(θ＝[θ1θ2θ3])等9个变量的函数
[0115]
在一些示例中，上述根据上述欧式距离相似度确定地应力场数值反分析的相似度等级，包括：
[0116]
构建预设阈值区间与相似度等级、主应力量值和方位误差的对应关系；
[0117]
根据所述主应力量值和方位误差根据所述第二表达公式计算不同相似度等级下的欧式距离相似度阈值；
[0118]
基于所述欧式距离相似度阈值与预设相似度对应关系确定所述地应力场数值反分析预测结果的相似度等级。
[0119]
示例性的，阈值区间可以根据经验分析获取，相似度定级可以分为极高、高、正常、低、极低。当求取相似度评价指标后，根据上述相似度评价指标确定上述欧式距离相似度评价所在的当前阈值区间，基于上述当前阈值区间与上述预设对应关系确定上述地应力场数值反分析的相似度等级。例如求取的eds值为0.13，当前的eds值小于eds阈值0.1582，则其对应的相似度等级为极高；又例如求取的eds值为0.16，当前的eds值大于eds阈值0.1582且
小于eds阈值1896，则其对应的相似度等级为高。
[0120][0121][0122]
表1eds与相似度等级的预设对应关系
[0123]
在一些示例中，
[0124]
构建预设阈值区间与相似度等级、主应力量值和方位误差的对应关系，包括：
[0125]
构建预设阈值区间与相似度等级、主应力量值和方位误差的对应关系，包括：
[0126]
确定主应力量值误差阈值和绕应力主轴旋转的欧拉角误差阈值；
[0127]
根据上述量值误差阈值、上述欧拉角误差阈值和上述第二表达公式计算eds阈值；
[0128]
根据上述eds阈值构建阈值区间与预设相似度等级、主应力量值和方位误差的对应关系。
[0129]
示例性的，如表1所示，根据设置不同的权重系数将σ1、σ2、σ3进行加权获取量值误差阈值，并对欧拉角误差根据阈值区间进行区分设置，根据第二表达公式(13)计算eds阈值，从而确定与相似度等级对应的阈值区间，根据eds阈值区间构建阈值区间与相似度等级、主应力量值和方位误差的预设对应关系。
[0130]
在一些示例中，上述量值误差阈值包括第一量值误差阈值、第二量值误差阈值和第三量值误差阈值，上述第一量值误差通过第一权重系数和最大主应力确定，上述第二量值误差通过第二权重系数和中间主应力系数确定，上述第三量值误差通过第三权重系数和最小主应力系数确定，上述第一权重系数小于第二权重系数和第三权重系数。
[0131]
示例性的，eds阈值是根据主应力量值误差阈值和绕应力主轴旋转的欧拉角误差阈值有关的，量值误差阈值包括与σ1、σ2、σ3的误差项，欧拉角误差阈值包括绕三种主应力轴旋转的欧拉角的误差项，在进行eds阈值确定时需要对σ1、σ2、σ3的应力量值和旋转欧拉角的进行敏感性分析，由于超维空间曲面难以绘制，因此这里采用控制变量法，并规定需要控制的因素为次要因素，其余因素为主要因素。具体的分析结果如下：
[0132]
a.eds与初始主应力的敏感性分析：
[0133]
首先控制次要因素：主应力量值误差e＝[0 0 0]mpa，欧拉角θ＝[20 20 20]，同时控制主要因素：初始主应力水平σ1:σ2:σ3＝2.5:1.5:1，绘制eds与任意2种初始主应力的图形(图5至图7)。由图可知，整体上看，曲面中部位置主应力差小，eds量值和曲面曲率都偏
小；边界位置处(例如图5中σ3＝0的剖面位置)主应力差最大，eds量值和曲面曲率突增，这说明eds与初始主应力量值间的差值呈正相关，即eds
∝
(σ
1-σ3,σ
2-σ3,σ
1-σ2)。此外图5和图7中eds的边界处曲面曲率变化更加剧烈，这说明主应力差对eds的影响程度为：σ
1-σ3≈σ
2-σ3＞σ
1-σ2，进一步表明初始中间主应力对eds的影响不容忽视。
[0134]
b.eds与主应力量值误差的敏感性分析：
[0135]
控制次要因素：初始主应力量值σ＝[20 10 5]，欧拉角θ＝[20 20 20]，同时控制主要因素：其中1个主应力误差为0，绘制eds与其他2个主应力误差的三维图形(图8至图10)。由图14可知，当应力主轴发生偏转后，eds是一个不对称的凹面，且在凹面1个边角处出现eds峰值；此外观察峰值坐标可以发现，eds(e1,e3)和eds(e1,e2)峰值坐标均为e1＝5mpa，e3＝-5mpa(图8、图9)，eds(e2,e3)峰值坐标e2＝-5mpa，e2＝-5mpa(图9)，这说明在误差量值相同的前提下，当最大主应力误差e1为正值，中间及最小主应力误差e2,e3为负值时，eds最大，即：eds
max
(e)＝[+e
ꢀ‑eꢀ‑
e]，那么eds
min
(e)＝[-e +e +e]
[0136]
为进一步验证，绘制eds随主应力量值误差的二维曲线图(图11)，由图可知，主应力量值误差对eds的影响程度不同，影响程度始终是：e1＞e2＞e3，即最大主应力的量值误差影响最大。
[0137]
c.eds与欧拉角敏感性分析：
[0138]
控制次要因素：初始主应力量值σ＝[20 10 5]，主应力量值误差e＝[2 2 2]，控制主要因素：其中1个欧拉角为0
°
，绘制eds与其余2个欧拉角的三维图形(图11至图13)；由图可知，eds随欧拉角呈波状变化，周期为π，对称轴为此外图13中eds的波形变幅程度不同：eds(θ2,θ3)＞eds(θ1,θ2)＞eds(θ1,θ3)，这说明不同欧拉角对eds的影响程度是不同的。
[0139]
为进一步验证，eds随欧拉角的二维曲线图如图12所示，由图可知，欧拉角对eds的影响程度为：θ2＞θ3＞θ1，原因在于欧拉角θ2控制着应力主轴σ1,σ3的旋转，这进一步说明初始主应力eds的影响程度为：σ1＞σ3＞σ2。
[0140]
具体的分感性分析结果图如图14和图15所示，σ1的误差控制相对容易且准确，而σ2,σ3的量值和方位误差都远远高于σ1，与第一量值误差σ1有关的第一权重系数小于第二权重系数和第三权重系数。
[0141]
请参阅图16，本技术实施例中实测与预测应力张量相似度确定装置的一个实施例，可以包括：
[0142]
获取单元21，用于获取目标区域的实测应力张量和预测应力张量，其中，上述预测应力张量是根据地应力场数值反分析的结果获取的；
[0143]
第一计算单元22，用于根据上述实测应力张量和上述预测应力张量计算第一欧式距离；
[0144]
第二计算单元23，用于计算上述实测应力张量与原点的欧式距离为第二欧式距离；
[0145]
第三计算单元24，用于根据上述第一欧式距离和第二欧式距离计算欧式距离相似
度；
[0146]
确定单元25，用于根据上述欧式距离相似度确定地应力场数值反分析的相似度。
[0147]
如图17所示，本技术实施例还提供一种电子设备300，包括存储器310、处理器320及存储在存储器310上并可在处理器上运行的计算机程序311，处理器320执行计算机程序311时实现上述实测与预测应力张量相似度确定的任一方法的步骤。
[0148]
由于本实施例所介绍的电子设备为实施本技术实施例中一种实测与预测应力张量相似度确定装置所采用的设备，故而基于本技术实施例中所介绍的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本技术实施例中的方法不再详细介绍，只要本领域所属技术人员实施本技术实施例中的方法所采用的设备，都属于本技术所欲保护的范围。
[0149]
在具体实施过程中，该计算机程序311被处理器执行时可以实现图1对应的实施例中任一实施方式。
[0150]
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0151]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0152]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框，以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0153]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0154]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0155]
本技术实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机软件指令，当计算机软件指令在处理设备上运行时，使得处理设备执行对应实施例中的实测与预测应力张量相似度确定的流程。
[0156]
计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络，或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质
中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)，或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，ssd))等。
[0157]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0158]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。
[0159]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0160]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0161]
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0162]
以上，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种实测与预测应力张量相似度确定方法，其特征在于，包括：获取目标区域的实测应力张量和预测应力张量，其中，所述预测应力张量是根据地应力场数值反分析的结果获取的；根据所述实测应力张量和所述预测应力张量计算第一欧式距离；计算所述实测应力张量与原点的欧式距离为第二欧式距离；根据所述第一欧式距离和第二欧式距离计算欧式距离相似度；根据所述欧式距离相似度确定地应力场数值反分析的相似度等级。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一欧式距离和第二欧式距离计算欧式距离相似度，包括：根据所述第一欧式距离和第二欧式距离的比值确定所述相似度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一欧式距离和第二欧式距离的比值确定所述相似度，包括：根据下式求取所述相似度eds：式中，d(s,s')＝||s-s'||
f
为第一欧式距离，d(s,o)＝||s||
f
为第二欧式距离，为第二欧式距离，其中，s为某一测点的实测应力张量，表示为s中包括应力分量σ
x
,σ
y
,σ
z
,τ
xy
,τ
xz
和τ
yz
，τ
xy
＝τ
yx
,τ
xz
＝τ
zx
,τ
yz
＝τ
zy
；s'为对应测点的预测应力张量，表示为s'中包括σ'
x
,σ'
y
,σ'
z
,τ'
xy
,τ'
xz
和τ'
yz
，τ'
xy
＝τ'
yx
,τ'
xz
＝τ'
zx
,τ'
yz
＝τ'
zy
。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：将应力张量分解为主应力的大小和方位以获取第一欧式距离的第二表达公式：其中，σ1,σ2,σ3分别代表最大、中间及最小主应力，l
i
,m
i
,n
i
(i＝1,2,3)分别为新应力主轴与原应力主轴之间的夹角方向余弦。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述欧式距离相似度确定地应力场数值反分析的相似度等级，包括：构建预设阈值区间与相似度等级、主应力量值和方位误差的对应关系；
根据所述主应力量值和方位误差根据所述第二表达公式计算不同相似度等级下的欧式距离相似度阈值；基于所述欧式距离相似度阈值与预设相似度对应关系确定所述地应力场数值反分析预测结果的相似度等级。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，构建预设阈值区间与相似度等级、主应力量值和方位误差的对应关系，包括：确定主应力量值误差阈值和绕应力主轴旋转的欧拉角误差阈值；根据所述量值误差阈值、所述欧拉角误差阈值和所述第二表达公式计算eds阈值；根据所述eds阈值构建阈值区间与预设相似度等级、主应力量值和方位误差的对应关系。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述量值误差阈值包括第一量值误差阈值、第二量值误差阈值和第三量值误差阈值，所示第一量值误差通过第一权重系数和最大主应力确定，所述第二量值误差通过第二权重系数和中间主应力系数确定，所述第三量值误差通过第三权重系数和最小主应力系数确定，所述第一权重系数小于第二权重系数和第三权重系数。8.一种实测与预测应力张量相似度确定装置，其特征在于，包括：获取单元，用于获取目标区域的实测应力张量和预测应力张量，其中，所述预测应力张量是根据地应力场数值反分析的结果获取的；第一计算单元，用于根据所述实测应力张量和所述预测应力张量计算第一欧式距离；第二计算单元，用于计算所述实测应力张量与原点的欧式距离为第二欧式距离；第三计算单元，用于根据所述第一欧式距离和第二欧式距离计算欧式距离相似度；确定单元，根据所述欧式距离相似度确定地应力场数值反分析的相似度等级。9.一种电子设备，包括：存储器和处理器，其特征在于，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现根据权利要求1-7中任一项所述的实测与预测应力张量相似度确定方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任一项所述的实测与预测应力张量相似度确定方法的步骤。

技术总结
本申请公开了一种实测与预测应力张量相似度确定方法及相关设备。该方法包括：获取目标区域的实测应力张量和预测应力张量，其中，上述预测应力张量是根据地应力场数值反分析的结果获取的；根据上述实测应力张量和上述预测应力张量计算第一欧式距离；计算上述实测应力张量与原点的欧式距离为第二欧式距离；根据上述第一欧式距离和第二欧式距离计算测点欧式距离相似度；根据上述欧式距离相似度确定地应力场数值反分析的相似度等级。本方法消除了现有两种非张量方法存在的多指标问题，所得的相似度分析结果更为准确。相似度分析结果更为准确。相似度分析结果更为准确。


技术研发人员：徐鼎平 徐怀胜 李邵军 江权 许昱 谭智勇 李志伟
受保护的技术使用者：中交公路规划设计院有限公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/21