[发明专利]一种双侧壁导坑隧道的岩土体参数随机场建模方法

权利要求书

1.一种双侧壁导坑隧道的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、建立双侧壁导坑隧道的岩土体的数值模型；

步骤二、确定表征待模拟岩土体参数空间变异性的概率模型和统计特征；

步骤三、确定待模拟场地信息，包括场地维度和尺寸；

步骤四、网格离散化待模拟场地；

步骤五、构建基于协方差矩阵分解法的随机场模型；

步骤六、基于就近原则的参数随机场模型到数值模型的映射；

步骤七、完成双侧壁导坑隧道的随机场建模。

2.如权利要求1所述的双侧壁导坑隧道的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于，在步骤二中，岩土体参数概率模型和统计特征是指均值、方差、变异系数、概率分布类型、自相关函数、水平自相关距离和竖向自相关距离。

3.如权利要求1所述的双侧壁导坑隧道的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于，在步骤三中，二维随机场的待模拟场地为为矩形或正方形，三维随机场的待模拟场地为长方体或正方体。

4.如权利要求1所述的双侧壁导坑隧道的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于，在步骤三中，待模拟场地为非规则形状时进行规整化处理，具体处理方法为：选择非规则场地的最长长度所在的方向作为二维或三维直角坐标系中的任意一个主轴，最长长度值即为规整化场地的长度；然后确定非规则场地在其余坐标系主轴上的长度值。

5.如权利要求1所述的双侧壁导坑隧道的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于，在步骤四中，网格化离散的方法为：是指采用规则排列的相同尺寸网格单元对待模拟场地进行离散化。二维随机场的待模拟场地采用四边形单元进行网格化离散，三维随机场的待模拟场地采用六面体单元进行网格化离散，并对离散后的网格单元进行编号。

6.如权利要求1所述的双侧壁导坑隧道的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于，在步骤五中，协方差矩阵分解法通过构建协方差矩阵来实现参数自相关随机场的模拟，假设x_i和x_j(i,j＝1,2,…,n)为随机场中的离散点，τ_ij为任意两点x_i和x_j之间的相对距离，C为n个点之间的协方差所组成的n阶协方差矩阵，该矩阵为一正定对称矩阵，矩阵C任一元素中C_ij表示x_i和x_j之间的协方差，C_ij＝C(τ_ij)。对协方差矩阵C进行Cholesky分解得到上三角、下三角矩阵：

C＝LU＝LL^T (1)；

式中：L为下三角矩阵，U为上三角矩阵，L^T为矩阵L的转置；Y为由n个相互独立且服从标准正态分布的随机数所组成的列向量，则n阶随机场矩阵Z可以表示为：

Z＝LY (2)；

式中：随机场矩阵Z中任意点Z_ij服从标准正态分布，且协方差矩阵E(ZZ^T)＝E(LYY^TL^T)＝E(LL^T)＝C，满足相关性要求，因此矩阵Z可以作为随机场的一次实现。

7.如权利要求1所述的双侧壁导坑隧道的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于，在步骤六中，映射方法具体为：根据随机场模型网格的空间坐标和数值模型网格空间坐标的位置关系，基于就近原则编写网格搜索程序，使得随机场网格和数值模型网格能够一一对应，从而实现了随机场模型网格到数值模型网格之间的映射。

8.如权利要求1所述的双侧壁导坑隧道的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于，在步骤七中，参数随机场导入数值模型后，按照隧道开挖顺序在数值模型中完成双侧壁导坑隧道的施工过程，实现双侧壁导坑隧道的随机场建模。