[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

说明书

本发明公开了一种双侧壁导坑隧道的岩土体参数随机场建模方法，包括以下步骤：建立双侧壁导坑隧道的岩土体的数值模型；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；确定待模拟场地信息，包括场地维度和尺寸；网格离散化待模拟场地；构建基于协方差矩阵分解法的随机场模型；基于就近原则的参数随机场模型到数值模型的映射；完成双侧壁导坑隧道的随机场建模。本发明的有益效果为：采用就近原则首先是获取数值模型的尺寸及网格信息，然后确定与之匹配的随机场模型的尺寸及网格大小，从而实现两种模型之间的一一对应，对应关系明确，模型可以完全反映对应的参数随机性和相关性特征，准确度高。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种双侧壁导坑隧道的岩土参数随机场建模方法。

技术背景

岩土体作为大自然的产物，其形成过程的复杂性和多样性是不言而喻的。不同历史时期大自然造就了不同岩土体类型，并且同一类岩土体内矿物组成、应力历史等条件的差异导致其物理、力学参数表现出不同程度的差异性，称之为空间变异性。空间变异性是岩土工程中不确定性的重要来源，因此，如何准确地描述地质模型对于经济合理地解决岩土工程不确定性问题极为重要。

目前，多数岩土工程设计方法中，将土体看作水平层状的“均质”材料，这种假设虽然给岩土工程设计方法带来了极大便利，但难以反映和展现天然土体材料的空间变异性。最近颁布的欧洲岩土工程设计规范Eurocode 7中明确提到土体参数特征值的选取需要考虑参数不确定性的影响，并要求在最不利参数取值条件下的计算结果达到系统极限状态的概率不超过5％。2017年，国际土力学与岩土工程学会(ISSMGE)成立了联合工作组，积极开展基于空间变异性分析的岩土工程可靠度设计方法的研究。

经对现有技术文献检索发现，Vanmarcke于1977年在《Journal of theGeotechnical Engineering，ASCE》发表的《Probabilistic modeling of soil profiles》中提出采用随机场模型描述岩土体参数空间变异性，该模型可以同时反映岩土体参数的随机性和相关性两方面的特征。Davis于1987年在《Mathematical Geology》发表的《Production of Conditional Simulations via the LU Triangular Decomposition ofthe Covariance Matrix》中发展了一种随机场建模方法-协方差矩阵分解法，该方法已经广泛的应用到岩土参数随机场模拟中。

现有的随机场建模方法有协方差矩阵分解法、LAS法、KL级数分解法，但是鲜有人将其应用到复杂的数值模型中。针对近些年来，国内的基础建设突飞猛进地发展，越来越多复杂的岩土施工工法应用到实际的工程建设中，双侧壁导坑隧道是其中典型的一种。针对双侧壁导坑隧道施工过程中岩土参数的不确定性，亟需发展双侧壁导坑隧道的岩土参数随机场建模方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种基于就近原则的双侧壁导坑隧道的岩土体参数随机场建模方法。

本发明采用的技术方案为：一种双侧壁导坑隧道的岩土体参数随机场建模方法，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。