[发明专利]一种考虑旋转效应的岩土体参数随机场建模方法

权利要求书

1.一种考虑旋转效应的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一，确定待模拟岩土体参数的统计特征以及概率分布类型；

步骤二，确定待模拟场地维度与尺度；

步骤三，网格化离散模拟场地，确定网格尺寸并划分网格单元；

步骤四，进行相关函数坐标变换，得到一般旋转各向异性相关结构的平方指数型自相关函数形式；

步骤五，确定协方差矩阵；

步骤六，协方差分解生成考虑旋转效应的岩土体参数标准正态分布随机场；

步骤七，对步骤六中得到的岩土体参数标准正态分布随机场进行等概率变换生成考虑旋转效应的岩土体参数任意分布随机场。

2.根据权利要求1所述的考虑旋转效应的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于：所述的步骤一中岩土体参数的统计特征包括均值、标准差、变异系数、概率分布类型、相关函数和相关距离。

3.根据权利要求2所述的考虑旋转效应的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于：所述岩土体参数的统计特中的均值、标准差和变异系数由现场试验及勘察获得的数据进行统计分析后得到，令x为待模拟的岩土体参数，则相应的均值μx、标准差σx、变异系数Covx分别为：

上式中，x_i表示每次试验获得的实验数据，n表示试验获得的数据个数。

4.根据权利要求2所述的考虑旋转效应的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于：所述岩土体参数的统计特征中的岩土体的概率分布类型通过绘制试验值的概率分布直方图，然后采用经典概率分布函数进行拟合，选取拟合度最优的曲线作为该组试验值的概率分布类型；

所述岩土体参数的统计特征中的相关函数用平方指数型相关函数表示，平方指数型相关函数ρ(τ_x，τ_y)表达式为：

式中：τ_x和τ_y分别表示空间中任意两点的水平距离和竖向距离，θ₁和θ₂表示x和y对应方向上的波动范围；所述岩土体参数的统计特征中相关距离为相关函数等于e^-1时的间距值，相关距离与波动范围的关系为：

δ＝2θ (5)

上式中，δ为相关距离，θ为波动范围。

5.根据权利要求1所述的考虑旋转效应的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于：所述步骤二中确定待模拟维度与尺度的方法为：所述维度对于二维模型建立来说，其场地形状为矩形，对于三维模型建立来说，其场地形状为长方体；所述尺度取场地最长长度作为二维或三维直角坐标系中的任意一个轴，最长长度即视为该场地的长度；同理确定场地其他方向上的长度值。

6.根据权利要求1所述的考虑旋转效应的岩土体参数随机场建模方法，其特征在于：所述步骤三中网格化离散模拟场地是指利用规则多边形将场地划分为多个单一小块，对与二维场地，采用正方形划分场地，离散后的单元中心点坐标可以表示为(x_i,y_j)，i＝1,2,…,N_x，j＝1,2,…,N_y，N_x和N_y分别为x和y方向上单元的个数，离散后的网格总个数为n_e＝N_x×N_y；对于三维场地，利用长方体划分场地，离散后的单元中心点坐标可以表示为(x_i,y_j,z_m)，i＝1,2,…,N_x，j＝1,2,…,N_y，m＝1,2…,N_z，N_z为Z方向上单元的个数，离散后的网格总个数为n_e＝N_x×N_y×N_z。