[發明專利]一種考慮旋轉效應的巖土體參數隨機場建模方法

有效

• 申請號: 202011521879.6
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112765767B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 田寧;陳健;宋頂峰;武哲;付曉東;易順;黃玨皓
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/20
• 代理公司: 武漢知伯樂知識產權代理有限公司 42282
• 代理人: 王福新

1.一種考慮旋轉效應的巖土體參數隨機場建模方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一，確定待模擬巖土體參數的統計特征以及概率分布類型；

步驟二，確定待模擬場地維度與尺度；

步驟三，網格化離散模擬場地，確定網格尺寸并劃分網格單元；

步驟四，進行相關函數坐標變換，得到一般旋轉各向異性相關結構的平方指數型自相關函數形式；

步驟五，確定協方差矩陣；

步驟六，協方差分解生成考慮旋轉效應的巖土體參數標準正態分布隨機場；

步驟七，對步驟六中得到的巖土體參數標準正態分布隨機場進行等概率變換生成考慮旋轉效應的巖土體參數任意分布隨機場。

2.根據權利要求1所述的考慮旋轉效應的巖土體參數隨機場建模方法，其特征在于：所述的步驟一中巖土體參數的統計特征包括均值、標準差、變異系數、概率分布類型、相關函數和相關距離。

3.根據權利要求2所述的考慮旋轉效應的巖土體參數隨機場建模方法，其特征在于：所述巖土體參數的統計特中的均值、標準差和變異系數由現場試驗及勘察獲得的數據進行統計分析后得到，令x為待模擬的巖土體參數，則相應的均值μx、標準差σx、變異系數Covx分別為：

上式中，x_i表示每次試驗獲得的實驗數據，n表示試驗獲得的數據個數。

4.根據權利要求2所述的考慮旋轉效應的巖土體參數隨機場建模方法，其特征在于：所述巖土體參數的統計特征中的巖土體的概率分布類型通過繪制試驗值的概率分布直方圖，然后采用經典概率分布函數進行擬合，選取擬合度最優的曲線作為該組試驗值的概率分布類型；

所述巖土體參數的統計特征中的相關函數用平方指數型相關函數表示，平方指數型相關函數ρ(τ_x，τ_y)表達式為：

式中：τ_x和τ_y分別表示空間中任意兩點的水平距離和豎向距離，θ₁和θ₂表示x和y對應方向上的波動范圍；所述巖土體參數的統計特征中相關距離為相關函數等于e^-1時的間距值，相關距離與波動范圍的關系為：

δ＝2θ (5)

上式中，δ為相關距離，θ為波動范圍。

5.根據權利要求1所述的考慮旋轉效應的巖土體參數隨機場建模方法，其特征在于：所述步驟二中確定待模擬維度與尺度的方法為：所述維度對于二維模型建立來說，其場地形狀為矩形，對于三維模型建立來說，其場地形狀為長方體；所述尺度取場地最長長度作為二維或三維直角坐標系中的任意一個軸，最長長度即視為該場地的長度；同理確定場地其他方向上的長度值。

6.根據權利要求1所述的考慮旋轉效應的巖土體參數隨機場建模方法，其特征在于：所述步驟三中網格化離散模擬場地是指利用規則多邊形將場地劃分為多個單一小塊，對與二維場地，采用正方形劃分場地，離散后的單元中心點坐標可以表示為(x_i,y_j)，i＝1,2,…,N_x，j＝1,2,…,N_y，N_x和N_y分別為x和y方向上單元的個數，離散后的網格總個數為n_e＝N_x×N_y；對于三維場地，利用長方體劃分場地，離散后的單元中心點坐標可以表示為(x_i,y_j,z_m)，i＝1,2,…,N_x，j＝1,2,…,N_y，m＝1,2…,N_z，N_z為Z方向上單元的個數，離散后的網格總個數為n_e＝N_x×N_y×N_z。