随着工程建设的发展,越来越多的重大工程在深部和强烈构造活动区兴建,给工程的安全建设提出了重大挑战。由于初始地应力是分析围岩的稳定性并实现工程开挖设计和科学决策的重要条件。因此,准确测量和反演初始地应力是进行工程灾害风险评估、灾害预警以及可靠防控的前提和关键。针对目前地应力反演方法中的反演精度问题,本文以兰州水源地建设工程为工程背景,基于工程现场初始地应力实测资料,提出了一种结合多元线性回归方法和PSO-BP神经网络方法的岩体初始地应力场反演的新方法。本文的主要研究工作如下:(1)对初始地应力的研究背景进行了介绍,并归纳总结了国内外地应力测量方法和技术的适用性及发展趋势;阐述了目前各种地应力场反演分析方法及各自的优缺点,同时并介绍了初始地应力场反演的基本原理。(2)介绍了兰州水源地工程区域的工程概况与地质条件,并基于现场地应力的实测数据,使用多元线性回归、非线性回归等反分析方法对兰州水源地工程区域的初始地应力场进行反演分析。(3)提出了基于线性回归的PSO-BP神经网络反演新方法,即基于多元线性回归地应力反演结果重新构造样本数据,以此开展基于PSO-BP神经网络模型的地应力反演,使用该方法对兰州市水源地建设工程区域的初始地应力场进行反演分析。同时,为验证新方法的合理性,采用工程经验类比法构造了经验样本数据,并进行了初始地应力的神经网络反演。(4)将上述四种地应力场反演方法得到的工程区域初始地应力计算值分别与实测值对比分析可得到:相对其他方法,本文所提新方法不论在地应力量值还是方向性方面均能与实测地应力数据很好吻合,尤其在地应力方向性方面具备更好的准确性。本文提出的基于线性回归方法的PSO-BP神经网络新方法在初始地应力场反演中能够考虑多种地质构造作用的荷载或位移作用模式和自重的影响,避免现有方法中构造样本时因为经验不足而导致的错误,此外,通过回归与回代过程,避免了试算法受人为因素影响和随意性较大的缺点并有效地保证工程区域初始地应力场的准确反演。本文研究成果可以为相似工程的初始地应力场反演提供重要参考。