[发明专利]一种岩土参数三维局部平均随机场样本的生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种局部平均随机场样本的生成方法，尤其是一种适用于岩土参数三 维局部平均随机场样本的生成方法。

背景技术

岩土体是在长期风化、搬运、磨蚀、沉积作用下形成的，经历了漫长的地质年代，其 成因的复杂性以及不确定性使得岩土参数存在着空间变异性及相关性特征。Vanmarcke提 出的岩土参数随机场模型，其实质是用齐次正态随机场模拟土性剖面参数，用自相关函数 刻画岩土材料的自相关性，确立了由试验数据求得的点特性过渡到空间平均特性的方差计 算方法，能够有效反应空间变异性及相关性特征，建立在该模型上的随机有限元法正成为 岩土工程可靠性分析强有力的工具。

然而，要想将岩土参数空间随机性特征反映到有限元分析中，就必须将参数随机 场进行离散化处理，进而获得局部平均随机场样本。对于三维问题，常见的确定性有限元网 格单元有六面体单元和四面体单元，当有限元网格采用六面体单元进行离散时，目前已有 的随机场六面体单元局部平均法能够与其相结合，但当有限元网格采用四面体单元进行离 散时，已有随机场六面体单元局部平均法不再适用，分析中只能近似地将六面体局部平均 随机场样本应用于四面体单元，显然得到的结果与实际有出入，同时要使六面体随机场网 格与四面体有限元网格相对应，需要大量的程序编制工作，工程应用不便。

因此，亟需一种可以进行岩土参数三维随机场四面体网格离散，进而获得四面体 局部平均随机场样本的生成方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种计算可靠、精度较高、有利于工程设计人员使 用的岩土参数三维局部平均随机场样本的生成方法，以解决现有随机场局部平均法不能与 四面体有限元法有效结合的问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明的岩土参数三维局部平均随机场样本的生成 方法，包括以下步骤：

步骤1：离散三维随机场；

将空间区域里的岩土参数视为三维连续平稳随机场，采用任意四面体单元进行随 机场网格离散，对划分后得到的四面体随机场单元进行编号；

步骤2：确定局部平均随机场协方差；

根据原随机场的统计特性，通过公式(1)确定离散后任意两个四面体局部平均随 机场单元的协方差：