岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (5): 1947-1956.doi: 10.16285/j.rsm.2018.1252

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

考虑地层变异特征一致性的围岩变形不确定性分析

于 正1, 2,杨龙才1, 2,张 勇3,赵 伟4   

  1. 1. 同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室,上海 201804;2. 同济大学 上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室,上海 201804; 3. 中交第三航务工程局有限公司 交建工程分公司,上海 200940;4. 中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西 西安 710043
  • 收稿日期:2018-07-11 出版日期:2019-05-11 发布日期:2019-06-02
  • 通讯作者: 杨龙才,男,1971年生,博士,副研究员,博士生导师,主要从事高速铁路长期服役性能方面的研究。E-mail:yanglongcai@tongji.edu.cn E-mail:yuzheng19920215@163.com
  • 作者简介:于正,男,1992年生,博士研究生,主要从事隧道工程方面的研究。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划资助项目(No. 2017YFB1201204)

Uncertainty analysis of tunnel surrounding rock deformation considering consistency of geological heterogeneity features

YU Zheng1, 2, YANG Long-cai1, 2, ZHANG Yong3, ZHAO Wei4   

  1. 1. Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China; 2. Shanghai Key Laboratory of Rail Infrastructure Durability and System Safety, Tongji University, Shanghai 201804, China; 3. Communication Engineering Construction Branch of CCCC Third Harbor Engineering Co., Ltd, Shanghai 200940, China; 4. China Railway First Survey and Design Institute Group Co., Ltd., Xi’an, Shaanxi 710043, China
  • Received:2018-07-11 Online:2019-05-11 Published:2019-06-02
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key R&D Program of China (2017YFB1201204).

摘要: 目前地层变异性分析大多基于地层重复性沉积和变异特征一致性假设,而未考虑地质构造和风化作用的影响,忽略了地层变异性特征一致性的检验。为此,提出地层变异特征一致性的检验和分区方法,采用岩土相局部状态转移概率矩阵的相关系数作为一致性的定量判据,基于耦合Markov链模型模拟地层分布,并通过Monte Carlo方法分析隧道围岩变形的不确定性。利用青岛轨道交通某斜井的地质钻孔数据,探讨了地层变异特征一致性对地层分布和变形模拟精度的影响,分析了所提方法的有效性。结果表明,当地质构造和风化作用导致地层变异特征不一致时,增加钻孔数量无法提高地层分布模拟精度,采用所提方法对地层变异特征一致性检验并分区后,可避免状态转移概率矩阵中局部地层分布特征缺失的问题,提高围岩变形不确定性分析的准确性。

关键词: 地层变异性特征, 一致性检验, 耦合Markov链, Monte Carlo方法, 隧道工程

Abstract: Most analyses of geological heterogeneity are based on the assumption of repetitive deposition and stationary transition probabilities. However, the effects of tectonism and weathering are ignored, which leads to the absence of consistency verification of geological heterogeneity features (GHFs). A test method for the consistency of GHFs is herein proposed, as well as a partition method to detect stationary Markovian zones. The correlation coefficients between local transition probability matrices are adopted as quantitative criteria of consistency. The stratigraphic distribution is simulated by the coupled Markov chain model, and the deformation analysis of surrounding rock uncertainty is accomplished through Monte-Carlo simulations. Taking advantage of the borehole data in Tsingtao, the effect on stratigraphic distribution and uncertainty analyses induced by the consistency of GHFs is discussed, and the effectiveness of the proposed method is illustrated. The results indicate that the accuracy of uncertainty analyses cannot be improved with increased number of boreholes when there are conflicting GHFs. After the consistency verification of GHFs and the partition of stationary Markovian zones, the absence of local features can be avoided to improve the accuracy of uncertainty analyses of surrounding rock deformation.

Key words: geological heterogeneity feature, consistency verification, coupled Markov chain, Monte Carlo simulation, tunnel engineering

中图分类号: 

  • U 452
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