[发明专利]一种岩土体随机场构建方法及系统

权利要求书

1.一种岩土体随机场构建方法，其特征在于，包括：

S1：测量待表征岩土体的材料参数，对材料参数进行预处理，基于预处理后的材料参数计算待表征岩土体各方向的相关距离，并确定材料参数的空间变异性概率模型；计算待表征岩土体的相关距离具体包括：通过平均零跨法或统计模拟法计算待表征岩土体的相关距离；

S2：建立待表征岩土体的有限元模型，根据待表征岩土体各方向的相关距离确定单元尺寸，随后基于单元尺寸对所述有限元模型进行网格划分；所述单元尺寸小于最大相关距离的1/2，且小于最短相关距离；

S3：结合网格形状、待表征岩土体各方向的相关距离和有限元模型的离散误差要求设计单元簇；所述单元簇为具有同种材料参数的单元的集合，所述单元簇至少包括两个单元，所述单元簇在任意方向的尺寸不小于在该方向的相关距离；其中每一个单元簇都有与其旋转对称的单元簇，表示了其相关距离在各个方向相同；

S4：向所述有限元模型中随机投放单元簇，使单元簇能够尽可能的填充整个所述有限元模型，随后将所述有限元模型中的未填充区域并入与该未填充区域相邻的任一单元簇；

S5：利用所述空间变异性概率模型对材料参数进行多次随机取样，将多次随机取样得到的材料参数分别赋予有限元模型中每个单元簇，将单元簇位置、组成和材料信息导入Matlab进行绘图，生成待表征岩土体随机场。

2.根据权利要求1所述的一种岩土体随机场构建方法，其特征在于，所述S1中的预处理包括趋势处理、异常值检验、均值化处理和协方差检验。

3.根据权利要求1所述的一种岩土体随机场构建方法，其特征在于，所述S3中具体包括：

根据岩土体各方向相关距离的比例确定单元簇各方向长度的比例，且岩土体各方向相关距离的比例与单元簇各方向长度的比例一致；

根据对有限元模型的离散误差要求确定单元簇包含单元的数目，离散误差要求越小则单元簇包含的单元数目越多。

4.根据权利要求1所述的一种岩土体随机场构建方法，其特征在于，所述单元簇包括平面单元簇和/或空间单元簇。

5.根据权利要求4所述的一种岩土体随机场构建方法，其特征在于，所述平面单元簇中的任一单元与其他单元至少有一条公共边；所述空间单元簇中的任一单元与其他单元至少有一个公共面。

6.一种岩土体随机场构建系统，其特征在于，所述系统应用如权利要求1～5任一项所述的方法，包括：

参数测量模块，被配置为测量待表征岩土体的材料参数，对材料参数进行预处理，基于预处理后的材料参数计算待表征岩土体各方向的相关距离，确定材料参数的空间变异性概率模型；

模型建立模块，被配置为建立待表征岩土体的有限元模型，根据待表征岩土体各方向的相关距离确定单元尺寸，随后基于单元尺寸对所述有限元模型进行网格划分；

单元簇生成模块，被配置为结合网格形状、待表征岩土体各方向的相关距离和有限元模型的离散误差要求设计单元簇；

填充模块，被配置为向所述有限元模型中随机投放单元簇，使单元簇能够尽可能的填充整个所述有限元模型，随后将所述有限元模型中的未填充区域并入与该未填充区域相邻的任一单元簇；

随机场生成模块，被配置为利用所述空间变异性概率模型对材料参数进行多次随机取样，将多次随机取样得到的材料参数分别赋予有限元模型中每个单元簇，生成待表征岩土体随机场。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～5中任一项所述的方法。