[发明专利]一种基于蒙特卡洛模拟的大型洞室岩体参数概率估计方法

权利要求书

1.一种基于蒙特卡洛模拟的大型洞室岩体参数概率估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

对大型地下洞室工程岩体力学参数待估计洞段区域，获取Hoek-Brown强度准则的岩石输入参数，输入参数包括定量输入参数和定性输入参数；定量输入参数包括：完整岩石的单轴抗压强度σ_ci、岩石材料常数m_i、无侧限单轴抗压强度UCS、岩石质量指标RQD、节理间距、节理迹长、裂隙宽度；定性输入参数包括：节理粗糙度、充填程度、风化程度、地下水条件、节理方向；

对每个定量输入参数和定性输入参数进行调查统计并拟合其概率分布；

利用蒙特卡洛方法对定量输入参数和定性输入参数进行随机抽样，生成定量输入参数和定性输入参数随机变量样本；

根据定量输入参数和定性输入参数随机变量样本，利用岩石评分系统将无侧限单轴抗压强度UCS、岩石质量指标RQD、节理间距、节理迹长、裂隙宽度、节理粗糙度、充填程度、风化程度、地下水条件、节理方向的评分值相加，模拟计算获得参数待估计洞段的岩体质量评分RMR取值概率分布，进一步模拟计算，获得岩石软硬程度参数m_b值和岩体破碎程度常数s值的概率分布，绘制岩体质量评分RMR值、岩石软硬程度参数m_b值、岩体破碎程度常数s值的统计直方图；

根据Hoek-Brown强度准则，利用岩体质量评分RMR值、岩石软硬程度参数m_b值、岩体破碎程度常数s值的统计直方图，和完整岩石的单轴抗压强度σ_ci值、岩石材料常数m_i值的统计直方图，通过蒙特卡洛模拟，计算获得参数待估计洞段岩体的弹性模量E值、岩体单轴抗拉强度σ_t值、岩体单轴抗压强度σ_c值、黏聚力c值和内摩擦角值的概率分布。

2.如权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛模拟的大型洞室岩体参数概率估计方法，其特征在于，所述获取Hoek-Brown强度准则的岩石输入参数，具体包括：

利用布置在大型地下洞室工程区域周围已开挖的的锚固洞、排水廊道辅助洞室，通过多点位的钻孔岩芯与摄像、地质勘测素描及室内单轴压缩试验进行统计分析，获得参数待估计洞段对应的Hoek-Brown强度准则输入参数。

3.如权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛模拟的大型洞室岩体参数概率估计方法，其特征在于，所述对每个定量输入参数和定性输入参数进行调查统计并拟合其概率分布，具体包括：

利用数理统计类软件对每个定量输入参数进行样本数据拟合，获得其概率分布函数。

4.如权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛模拟的大型洞室岩体参数概率估计方法，其特征在于，所述对每个定量输入参数和定性输入参数进行调查统计并拟合其概率分布，还包括：

对每个定性输入参数采用离散概率分布统计，获得其概率分布。

5.如权利要求3所述的一种基于蒙特卡洛模拟的大型洞室岩体参数概率估计方法，其特征在于，对所述定量输入参数的概率分布类型的确定方法包括以下步骤：

以正态分布Normal、对数正态分布Lognormal、负指数分布Exponential分别估计每个定量输入参数的分布类型；

以卡方拟合优度检验分别对每个定量输入参数的概率分布进行检验，并根据统计区间内的实际观测数o_i和对应区间内的期望观测数e_i构造检验统计量χ²：χ²＝∑(o_i-e_i)²/e_i，当χ²小于检验临界值时，则样本服从该概率分布函数。

6.如权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛模拟的大型洞室岩体参数概率估计方法，其特征在于：

所述定量输入参数内的无侧限单轴抗压强度UCS的概率分布与完整岩石的单轴抗压强度σ_ci的概率分布一致。