›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (10): 2881-2887.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

基于指示和普通克里金的不连续地层厚度估计方法

李晓军1, 2,张振远3   

  1. 1. 同济大学 土木工程学院 地下建筑与工程系,上海 200092;2. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092; 3. 长春市城乡建设委员会,长春 130041
  • 收稿日期:2013-06-25 出版日期:2014-10-11 发布日期:2014-10-27
  • 作者简介:李晓军,男,1975年生,博士,副教授,主要从事隧道与地下工程方面的研究与教学工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(No. 41272289);国家重点基础研究发展计划(No. 2011CB013800);十二五科技支撑计划(No. 2012BAJ01B02)。

A combined indicator-ordinary Kriging method for estimating thicknesses of discontinuous geological strata

LI Xiao-jun1, 2,ZHANG Zhen-yuan3   

  1. 1. Department of Geotechnical Engineering, College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China; 3. Changchun City Urban and Rural Construction Committee, Changchun 130041, China
  • Received:2013-06-25 Online:2014-10-11 Published:2014-10-27

摘要: 因为克里金插值方法考虑了样本的空间统计特征而被广泛应用于地层建模。但对于地层尖灭、缺失等不连续地层情况,常用的克里金方法(如普通克里金方法)通常给出较为平滑的地层厚度估计结果,在地层分布边缘的局部范围内与实际情况相差较大。针对不连续地层,提出一种采用指示克里金和普通克里金相结合的地层厚度估计方法。该方法首先采用指示克里金方法估计地层分布范围,然后采用普通克里金方法估计分布范围内的地层厚度,并根据估计标准差来评价地层厚度的不确定性。将提出的方法应用于上海长江隧道的地层建模,通过交叉验证,证明了该方法在地层分布边缘的局部范围内能明显改善地厚度估计结果,标准差降低了15%~18%,得到了比普通克里金和线性插值方法更接近真实情况的地层厚度估计值。

关键词: 指示克里金, 普通克里金, 不确定性, 地层厚度估计

Abstract: Kriging interpolation methods are widely applied to geological modeling because spatial characteristics of borehole samples are considered by using geostatistics. However, most commonly used Kriging techniques (e.g. the ordinary Kriging method) produce smoothed estimation results, those will lead to an inaccurate regionalization of discontinuous geological stratum around zero value zones, such as pinch-out stratum or stratum with missing segments in some areas. In this paper, a combined indicator-ordinary Kriging method is presented to estimate thicknesses of discontinuous geological stratum. In this method, the estimation of stratum thickness is divided into two steps. Firstly, the indicator Kriging method is used to estimate the distributed area of a geological stratum. Secondly, the ordinary Kriging method is employed to estimate the thicknesses of the geological layer in the distributed area. In addition, a standard error is obtained to evaluate the estimation uncertainty of stratum thickness. The proposed method is applied to estimate the thickness of geological stratum in the Shanghai Yangtze River tunnel project. Through cross validations, the case study shows that the proposed method improves the estimation results by reducing the standard deviation by 15% to 18%, and produces more accurate estimates of thickness of discontinuous geological stratum around zero value zones than that given by the ordinary Kriging method and conventional linear interpolation method.

Key words: indicator Kriging, ordinary Kriging, uncertainty, estimation of geological stratum thickness

中图分类号: 

  • TD 822.3
[1] 田密, 盛小涛, . 岩土工程最小勘探数据量确定方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 400-408.
[2] 陈卓识, 袁晓铭, 孙锐, 王克. 土层剪切波速不确定性对场地刚性判断的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2748-2754.
[3] 李术才,贺 鹏,李利平,张乾青,石少帅,徐 飞,刘洪亮. 隧道岩质围岩亚级分级可靠度分析方法及其工程应用[J]. , 2018, 39(3): 967-376.
[4] 祁小辉,李典庆,曹子君,唐小松, . 考虑地层变异的边坡稳定不确定性分析[J]. , 2017, 38(5): 1385-1396.
[5] 方砚兵,苏永华,肖 旺,梁 斌. 基于子区间法的隐式功能函数非概率可靠性方法研究[J]. , 2017, 38(4): 1171-1178.
[6] 毕 骏,谌文武, . 参数m的形式和最大基质吸力点对Van Genuchten方程各参数的影响[J]. , 2017, 38(12): 3604-3612.
[7] 张 峰,周 峰,王旭东,. 成层地基中单桩竖向承载力鲁棒性设计[J]. , 2017, 38(11): 3311-3318.
[8] 辛军霞,吴兴征 ,高 伟,任国家 ,马骏翔 ,范 磊 , . 基于Copula函数的CFG桩复合地基载荷-变形曲线的概率分析[J]. , 2016, 37(S1): 424-434.
[9] 唐小松 ,李典庆 ,曹子君 ,周创兵 ,方国光 , . 有限数据条件下边坡可靠度分析的Bootstrap方法[J]. , 2016, 37(3): 893-901.
[10] 吴兴正 ,蒋良潍 ,罗 强 ,孔德惠 ,张 良 , . 路堤边坡稳定可靠度计算中的模型不确定性分析[J]. , 2015, 36(S2): 665-672.
[11] 谢新宇 ,冯 香 ,吴晓明,. 应变软化土坡渐进破坏的可靠度分析[J]. , 2015, 36(S2): 679-684.
[12] 刘 芳 ,李 震 ,蒋明镜 ,黄 雨 , . 考虑地震随机特征的液化侧向变形超越概率[J]. , 2015, 36(12): 3548-3555.
[13] 王长虹 ,朱合华 ,钱七虎,. 克里金算法与多重分形理论在岩土参数随机场分析中的应用[J]. , 2014, 35(S2): 386-392.
[14] 雷 鹏,苏怀智,张贵金. 基于RNN模型的坝体和岩基区间参数反演方法研究[J]. , 2011, 32(2): 547-552.
[15] 尹利华,王晓谋,张留俊. 天津软土土性指标概率分布统计分析[J]. , 2010, 31(S2): 462-469.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 楚锡华,徐远杰. 基于形状改变比能对M-C准则与 D-P系列准则匹配关系的研究[J]. , 2009, 30(10): 2985 -2990 .
[2] 刘豆豆,陈卫忠,杨建平,谭贤君,周喜德. 脆性岩石卸围压强度特性试验研究[J]. , 2009, 30(9): 2588 -2594 .
[3] 王桂尧,李 斌,罗 军,付宏渊. 粉土基质吸力的新型量测装置与土-水特征研究[J]. , 2010, 31(11): 3678 -3682 .
[4] 卢应发,陈朱蕾,谢文良,吕志中. 垃圾卫生填埋中的一些岩土工程技术[J]. , 2009, 30(1): 91 -98 .
[5] 贾 强,应惠清,张 鑫. 锚杆静压桩技术在既有建筑物增设地下空间中的应用[J]. , 2009, 30(7): 2053 -2057 .
[6] 路军富,王明年,贾媛媛,喻 渝,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道二次衬砌施作时机研究[J]. , 2011, 32(3): 843 -848 .
[7] 党发宁 ,梁昕宇 ,田 威 ,陈厚群. 混凝土随机骨料模型尺寸效应的细观数值分析[J]. , 2009, 30(S2): 518 -523 .
[8] 方 焘 ,刘新荣 ,耿大新 ,罗 照 ,纪孝团 ,郑明新 . 大直径变径桩竖向承载特性模型试验研究(I)[J]. , 2012, 33(10): 2947 -2952 .
[9] 胡万雨 ,陈向浩 ,林 江 ,况磊强 . 瀑布沟水电站砾石土心墙初次蓄水期原位钻孔渗流试验研究[J]. , 2013, 34(5): 1259 -1263 .
[10] 朱 星 ,许 强 ,汤明高 ,付小敏 ,周建斌 . 典型岩石破裂产生次声波试验研究[J]. , 2013, 34(5): 1306 -1312 .