一种岩土体参数的互相关性非平稳随机场建模方法技术

本发明专利技术公开了一种岩土体参数的互相关性非平稳随机场建模方法，通过以下步骤实现：确定待模拟的岩土参数统计特征和模型尺度，确定自相关距离和相关函数，确定参数间互相关性，进行有限元计算网格划分，确定表层参数和趋势分量的协方差矩阵和互相关矩阵，进行Cholesky分解协方差矩阵和互相关矩阵，通过矩阵的运算形成平稳互相关随机场，根据表层参数和趋势分量的平稳互相关随机场，通过去趋势法进行组合生成非平稳互相关随机场，实现了同时考虑岩土体参数随深度发展的非平稳特征和参数间存在明显相关性的互相关特征的多个随机场建模。明显相关性的互相关特征的多个随机场建模。明显相关性的互相关特征的多个随机场建模。

【技术实现步骤摘要】
一种岩土体参数的互相关性非平稳随机场建模方法


[0001]本专利技术属于岩土工程领域，更具体的说，是涉及一种岩土体参数的互相关性非平稳随机场建模方法。

技术介绍

[0002]岩土体作为天然地质产物，会由于应力历史、物理化学风化作用和各种地质构造作用的影响下产生明显的空间变异性。这种变异性主要分为两类，第一类是由于土类不同所产生的变异性，主要呈竖向分布，遇到地层抬升、隆起等地质作用时往往也会发生相应的旋转效应，目前的地勘报告也是针对这一方面的变异性做出描述，另一方面是同种土体自身的变异性，表现为同种土体在不同位置也有参数的差异。
[0003]根据已有的研究表明，土体参数之间往往不是相互独立的，如摩擦角和粘聚力，孔隙比和含水量，重度和含水量之间就存在不可忽视的相关关系，这种相关关系对于工程的安全性分析计算结果往往有很大的影响，因此往往通过正交变换，Copula函数等手段考虑其相关性。需要注意的是，目前对考虑土体参数相关性的随机场往往采用的是多个深度下的土样参数进行互相关参数分析，生成整个空间的平稳随机场，但有研究表明受应力水平的影响，内摩擦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩土体参数的互相关性非平稳随机场建模方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：步骤一、确定待模拟的岩土表层参数和趋势分量的统计特征和模型尺度；步骤二、确定自相关距离和自相关函数；步骤三、确定参数间互相关性；步骤四、进行有限元计算网格划分，根据步骤一、二、三确定表层参数和趋势分量的协方差矩阵和互相关矩阵；步骤五、对步骤四中的协方差矩阵和互相关矩阵进行Cholesky分解形成平稳互相关随机场，包括分解方法和生成方法，分解方法为：分别对于自相关矩阵和互相关矩阵进行Cholesky分解：A
i
＝L
i
L
iT
ꢀꢀꢀꢀ
(1)R
j
＝P
j
P
jT
ꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：A
i
为自相关矩阵，R
j
为互相关矩阵，L
i
和P
j
为Cholesky分解下三角矩阵；生成方法为：H
i
＝L
2i
‑1ζ
k
P
jT
ꢀꢀꢀꢀ
(3)K
i
＝L
2i
ζ
m
P
jT
ꢀꢀꢀꢀ
(4)式中：H
i
为表层土体参数的相关标准高斯随机场，取对应列；K
i
为土体参数趋势分量参数的相关标准高斯随机场，取对应列；ζ
k
ζ
m
分别为每个土体参数对应的两个独立正态分布向量矩阵，其中ζ
k
为表层土体参数，ζ
m
为趋势分量参数。步骤六、将步骤五得到的平稳互相关随机场通过去趋势法生成非平稳互相关随机场，设定表层土体参数属于对数正态分布随机场，趋势分量参数属于正态分布随机场，则：G
i
＝H
i
′
+K
i
′
γz
ꢀꢀꢀꢀ
(5)H
i
′
＝exp(μ
lni
+σ
lni
H
i
)
ꢀꢀꢀꢀ
(6)K
i
′
＝μ+σK
i
ꢀꢀꢀꢀ
(7)式中：H
i
′
为表层土体参数对数正态随机场，K
i
′
为趋势分量系数正态随机场，G
i
为土体参数的非平稳随机场，γ为土体重度，z为从地表算起的深度，μ
lni
和σ
lni
为对数正态分布对应的正态分布变量均值和标准差，μ和σ为正态分布的均值和标准差。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁钰，任海瀚，郑刚，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：