[發明專利]一種雙側壁導坑隧道的巖土體參數隨機場建模方法

在審

• 申請號: 202010963102.9
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112035939A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 柯文匯;朱紅西;陳健;易順;余焰春;吳吉武;徐平;孫斌;涂東東;鄒迪;李領;任華慶;高一鳴
• 申請（專利權）人: 武漢市市政建設集團有限公司;武漢市市政工程機械化施工有限公司;中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F111/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 周舒蒙

本發明公開了一種雙側壁導坑隧道的巖土體參數隨機場建模方法，包括以下步驟：建立雙側壁導坑隧道的巖土體的數值模型；確定表征待模擬巖土體參數空間變異性的概率模型和統計特征；確定待模擬場地信息，包括場地維度和尺寸；網格離散化待模擬場地；構建基于協方差矩陣分解法的隨機場模型；基于就近原則的參數隨機場模型到數值模型的映射；完成雙側壁導坑隧道的隨機場建模。本發明的有益效果為：采用就近原則首先是獲取數值模型的尺寸及網格信息，然后確定與之匹配的隨機場模型的尺寸及網格大小，從而實現兩種模型之間的一一對應，對應關系明確，模型可以完全反映對應的參數隨機性和相關性特征，準確度高。

技術領域

本發明涉及巖土工程技術領域，具體涉及一種雙側壁導坑隧道的巖土參數隨機場建模方法。

技術背景

巖土體作為大自然的產物，其形成過程的復雜性和多樣性是不言而喻的。不同歷史時期大自然造就了不同巖土體類型，并且同一類巖土體內礦物組成、應力歷史等條件的差異導致其物理、力學參數表現出不同程度的差異性，稱之為空間變異性。空間變異性是巖土工程中不確定性的重要來源，因此，如何準確地描述地質模型對于經濟合理地解決巖土工程不確定性問題極為重要。

目前，多數巖土工程設計方法中，將土體看作水平層狀的“均質”材料，這種假設雖然給巖土工程設計方法帶來了極大便利，但難以反映和展現天然土體材料的空間變異性。最近頒布的歐洲巖土工程設計規范Eurocode 7中明確提到土體參數特征值的選取需要考慮參數不確定性的影響，并要求在最不利參數取值條件下的計算結果達到系統極限狀態的概率不超過5％。2017年，國際土力學與巖土工程學會(ISSMGE)成立了聯合工作組，積極開展基于空間變異性分析的巖土工程可靠度設計方法的研究。

經對現有技術文獻檢索發現，Vanmarcke于1977年在《Journal of theGeotechnical Engineering，ASCE》發表的《Probabilistic modeling of soil profiles》中提出采用隨機場模型描述巖土體參數空間變異性，該模型可以同時反映巖土體參數的隨機性和相關性兩方面的特征。Davis于1987年在《Mathematical Geology》發表的《Production of Conditional Simulations via the LU Triangular Decomposition ofthe Covariance Matrix》中發展了一種隨機場建模方法-協方差矩陣分解法，該方法已經廣泛的應用到巖土參數隨機場模擬中。

現有的隨機場建模方法有協方差矩陣分解法、LAS法、KL級數分解法，但是鮮有人將其應用到復雜的數值模型中。針對近些年來，國內的基礎建設突飛猛進地發展，越來越多復雜的巖土施工工法應用到實際的工程建設中，雙側壁導坑隧道是其中典型的一種。針對雙側壁導坑隧道施工過程中巖土參數的不確定性，亟需發展雙側壁導坑隧道的巖土參數隨機場建模方法。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的不足，提供一種基于就近原則的雙側壁導坑隧道的巖土體參數隨機場建模方法。

本發明采用的技術方案為：一種雙側壁導坑隧道的巖土體參數隨機場建模方法，包括以下步驟：

步驟一、建立雙側壁導坑隧道的巖土體的數值模型；

步驟二、確定表征待模擬巖土體參數空間變異性的概率模型和統計特征；

步驟三、確定待模擬場地信息，包括場地維度和尺寸；

步驟四、網格離散化待模擬場地；

步驟五、構建基于協方差矩陣分解法的隨機場模型；

步驟六、基于就近原則的參數隨機場模型到數值模型的映射；

步驟七、完成雙側壁導坑隧道的隨機場建模。