本发明涉及岩土工程，具体涉及一种地应力计算方法、实施方法及程序。
背景技术：
1、地应力的计算在地下工程中有着重要作用，主要包括确认结构参数、优化结构尺寸、预测岩爆和塌方、指导施工顺序及方法等。传统地应力的获取，除现场实测外，一般采用公式进行初步估算，具体来说：一般将地应力分为自重应力及构造应力，其中自重应力公式为σv＝γh，σv为垂直应力(mpa)，γ为上覆岩层的平均容重(kn/m3)，h为埋深(m)。
2、现有的估算公式在自重应力计算中存在以下不足：
3、1、忽略测点周围地形的影响
4、实际工程中(如高山峡谷、边坡地带)，目标点周围地形起伏会通过岩体应力传递显著影响地应力分布。现有的估算公式采用某点的垂直埋深进行估算，仅考虑了一维(垂直方向)的静力平衡，未纳入二维/三维地形耦合效应。在山区地形起伏变化大的环境下，忽略了水平方向地形变化及岩体应力传递效应。
5、2、无法反映应力重分布特征，特殊地形下模型适应性差
6、地形起伏导致岩体内部应力路径改变(如应力拱效应、侧向挤压)。而现有的估算公式缺乏应力重分布的数学描述，仅适用于无限均质水平地层假设。如在山脊附近，侧向山体挤压可导致垂直方向应力增加；河谷地形下谷底卸荷效应会降低垂直应力；斜坡地形下重力分量则会导致应力集中或增加等。现有的估算公式无法进行相应描述。
7、3、标定能力不足
8、现有的估算公式仅依赖岩体重度γ、埋深h及侧压力系数λ进行标定，其中h仅代表垂直埋深一点的高度，地形变化大的情况下代表性不足，且无法通过实测数据反演地形耦合效应。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是现有的自重应力估算公式存在诸多不足，目的在于提供一种地应力计算方法、实施方法及程序，以解决上述的问题。
2、本发明通过下述技术方案实现：
3、第一方面，本发明提供了一种地应力计算方法，通过下式计算地应力σ：
4、σ＝σ1+σ2+σ3；
5、式中，σ1-基础垂直应力；σ2-地形修正应力，σ3-构造应力，其中，地形修正应力σ2基于面积积分、双曲衰减及椭圆影响区构建。
6、在一种可能的设计中，通过下式计算基础垂直应力σ1：
7、σ1＝ρgh0；
8、式中，ρ-岩体密度(kg/m3)；g-重力加速度(9.81m/s2)；h0-目标点垂直埋深(m)。
9、在一种可能的设计中，地形修正应力σ2的构建包括以下步骤：
10、s10：引入一定范围的平面地形作为参考并建立平面坐标系，xy向分别平行和垂直山脊线；
11、s20：基于两个方向周围埋深变化的加权积分，且权重随距离衰减，构建修正项；
12、s30：基于s20，获得地形修正应力的计算式；
13、其中，s10中，平面坐标系(x，y)中，x向为顺山谷或沟谷方向，y向为垂直山谷方向。
14、在一种可能的设计中，通过下式计算地形修正应力σ2：
15、
16、式中：
17、α-地形耦合系数；
18、δhx-顺山谷方向某点与被测点的高程差(m)；
19、δhy-垂直山谷方向某点与被测点的高程差(m)；
20、h0-目标点垂直埋深(m)；
21、rx-顺山谷方向的椭圆衰减距离(m)；
22、ry-垂直山谷方向的椭圆衰减距离(m)；
23、kx-顺山谷方向的各向异性控制系数；
24、ky-垂直山谷方向的各向异性控制系数；
25、lx-顺山谷方向的特征衰减长度(m)；
26、ly-垂直山谷方向的特征衰减长度(m)；
27、β-远场抑制因子。
28、在一种可能的设计中，地形修正应力σ2中：地形耦合系数α通过实验标定，且量纲为mpa/m。
29、在一种可能的设计中，地形修正应力σ2中：
30、δhx＝h(x，y)-h0；
31、δhy＝h(x，y)-h0；
32、
33、在一种可能的设计中，地形修正应力σ2中，远场抑制因子β＝1/2l2，
34、在一种可能的设计中，基于离散化为网格积分，获得地形修正应力σ2计算式的变形式如下：
35、
36、式中，i-x向上网格点的编号；j-y向上网格点的编号；δsij-网格单元面积。
37、第二方面，本发明提供了一种基于所述的地应力计算方法的实施方法，包括以下步骤：
38、s10：基础数据获取；
39、s20：基于基础数据，计算并获得二次数据；
40、s30：基于s10和s20获得数据，代入计算式并获得σ1、σ2、σ3和σ；
41、其中，数据获取包括地形图、三维地形面、实验标定，以及模拟和反演。
42、第三方面，本发明提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指令在计算机上运行时，使计算机执行所述的地应力计算方法。
43、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
44、所述地应力计算式得到更为真实、准确和精细的地应力估算模型，解决了现有估算公式因维度缺失、无衰减机制和各向异性假设，在复杂地形区计算结果与实际偏差较大的问题，使得所述地应力计算公式在理论完整性和工程实用性上具有显著优势，尤其适用于高山峡谷、露天矿坑等地形起伏显著区域的地应力计算。
1.一种地应力计算方法，其特征在于，通过下式计算地应力σ：
2.根据权利要求1所述的地应力计算方法，其特征在于，通过下式计算基础垂直应力σ1：
3.根据权利要求1所述的地应力计算方法，其特征在于，地形修正应力σ2的构建包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的地应力计算方法，其特征在于，通过下式计算地形修正应力σ2：
5.根据权利要求4所述的地应力计算方法，其特征在于，地形修正应力σ2中：地形耦合系数α通过实验标定，且量纲为mpa/m。
6.根据权利要求4所述的地应力计算方法，其特征在于，地形修正应力σ2中：
7.根据权利要求4所述的地应力计算方法，其特征在于，地形修正应力σ2中，远场抑制因子β＝1/2l2，
8.根据权利要求4-7中任一项所述的地应力计算方法，其特征在于，基于离散化为网格积分，获得地形修正应力σ2计算式的变形式如下：
9.一种基于权利要求1-8中任一项所述的地应力计算方法的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种包含指令的计算机程序产品，其特征在于，当指令在计算机上运行时，使计算机执行如权利要求1-8任意一项所述的地应力计算方法。