[发明专利]一种基于蒙特卡罗抽样的岩体各向异性系数概率分析方法

说明书

本发明公开了一种基于蒙特卡罗抽样的岩体各向异性系数概率分析方法，包括：在岩体的垂直层理面打设三个测试孔，测试孔呈等边三角形分布；采用单孔测试方法、跨孔组合方法，获得各测试孔的轴向纵波波速、径向纵波波速；利用蒙特卡罗随机抽样方法，计算轴向纵波波速、径向纵波波速的标准差和平均值，并随机生成N个轴向纵波波速、N个径向纵波波速的变量样本；根据岩体各向异性系数概念，确定N个岩体各向异性系数；统计N个岩体各向异性系数大于某一确定各向异性系数的超越概率；改变某一确定各向异性系数，绘制超越概率随某一确定各向异性系数的变化曲线，确定岩体各向异性系数。本发明的方法比传统方法操作更加简便，测量结果更加真实可靠。

技术领域

本发明涉及岩体工程技术领域，更具体的涉及一种基于蒙特卡罗抽样的岩体各向异性系数概率分析方法。

背景技术

高质量的地质勘察是工程安全顺利建设的重要保证。而在漫长的地质历史过程中，岩体经过了构造变动、风化作用以及卸荷作用等各种内外力地质作用的破坏和改造，形成了复杂的物理力学特性。实际地层中岩体的弹性模量、泊松比、抗拉强度以及抗压强度在空间上分布往往是不均匀的，正确认识岩体的不均匀各向异性对工程的安全高效建设具有重要意义。

已有的岩体各向异性测量方法一般采用室内试验或者现场测量装置获得。采用室内试验的方式，需要钻取并制备大量岩心试样，耗费时间长，花费大，不能充分反映原位工程岩体赋存的地应力环境。通过现场装置测试的方式能够在原位状态下测量岩体的各向异性，但测试装置制作成本大，操作复杂，并不适用于地质条件复杂的工程。然而，岩体弹性波波速探测法是一种常用的无损检测岩体质量的方法，通过声波发射系统将电信号转换为声波信号，声波信号在岩体内部传播，并由声波接受系统将声波信号转换为电信号，随后利用数据处理系统对电信号进行处理得到可用的声波数据。根据显示的声波数据可以得到超声波在岩体内的传播时间以及传播速度，进而反映岩体的松弛特征以及完整性。

工程岩体各个方向的物理力学性质不同，不确定因素较多，具有一定的随机性，而现有的岩体各向异性的测量方法，往往是给出一个或者多个确定值，这仅能表示测点位置岩体的各向异性，并不能代表整个区域岩体的各向异性情况，具有一定的局限性。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于蒙特卡罗分析，利用单孔、跨孔声波组合检测方式来快速确定岩体各向异性的方法，旨在解决现有岩体各向异性确定方法中成本高、操作复杂以及检测结果不准确的问题。

本发明实施例提供一种基于蒙特卡罗抽样的岩体各向异性系数概率分析方法，包括：

在岩体的垂直层理面打设三个测试孔，测试孔呈等边三角形分布；其中，所述三个测试孔包括：测试孔A、测试孔B、测试孔C；

采用单孔测试方法，获得各测试孔的轴向纵波波速；及采用跨孔组合方法，获得各测试孔的径向纵波波速；

利用蒙特卡罗随机抽样方法，计算轴向纵波波速的标准差和平均值，并随机生成N个轴向纵波波速的变量样本；及利用蒙特卡罗随机抽样方法，计算径向纵波波速的标准差和平均值，并随机生成N个径向纵波波速的变量样本；

根据岩体各向异性系数概念，结合N个轴向纵波波速的变量样本、N个径向纵波波速的变量样本，确定N个岩体各向异性系数；

统计N个岩体各向异性系数大于某一确定各向异性系数的超越概率；改变某一确定各向异性系数，绘制超越概率随某一确定各向异性系数的变化曲线，确定岩体各向异性系数。

进一步地，

所述测试孔的半径大于超声波仪器测量探头的最大半径1.5～2.0倍；

所述等边三角形的边长为1.0～1.5m。

进一步地，采用单孔测试方法，获得测试孔A的轴向纵波波速，具体包括：

向测试孔A中注水，直至测试孔A孔口有水流出；