[发明专利]一种基于蒙特卡罗抽样的岩体各向异性系数概率分析方法

权利要求书

1.一种基于蒙特卡罗抽样的岩体各向异性系数概率分析方法，其特征在于，包括：

在岩体的垂直层理面打设三个测试孔，测试孔呈等边三角形分布；其中，所述三个测试孔包括：测试孔A、测试孔B、测试孔C；

采用单孔测试方法，获得各测试孔的轴向纵波波速；及采用跨孔组合方法，获得各测试孔的径向纵波波速；

利用蒙特卡罗随机抽样方法，计算轴向纵波波速的标准差和平均值，并随机生成N个轴向纵波波速的变量样本；及利用蒙特卡罗随机抽样方法，计算径向纵波波速的标准差和平均值，并随机生成N个径向纵波波速的变量样本；

根据岩体各向异性系数概念，结合N个轴向纵波波速的变量样本、N个径向纵波波速的变量样本，确定N个岩体各向异性系数；

统计N个岩体各向异性系数大于某一确定各向异性系数的超越概率；改变某一确定各向异性系数，绘制超越概率随某一确定各向异性系数的变化曲线，确定岩体各向异性系数。

2.如权利要求1所述的基于蒙特卡罗抽样的岩体各向异性系数概率分析方法，其特征在于，

所述测试孔的半径大于超声波仪器测量探头的最大半径1.5～2.0倍；

所述等边三角形的边长为1.0～1.5m。

3.如权利要求1所述的基于蒙特卡罗抽样的岩体各向异性系数概率分析方法，其特征在于，采用单孔测试方法，获得测试孔A的轴向纵波波速，具体包括：

向测试孔A中注水，直至测试孔A孔口有水流出；

将超声波发射探头置于测试孔A孔底、第一超声波接收探头置于测试孔A孔底上方位置处，操作声波仪进行测试；

对声波仪显示器中的数据进行采集并保存，且对每一对测定读数三次，最大读数之差不大于3％，记录此时波速为测试孔A的轴向纵波波速C_AZ。

4.如权利要求1所述的基于蒙特卡罗抽样的岩体各向异性系数概率分析方法，其特征在于，采用跨孔组合方法，获得测试孔A的径向纵波波速，具体包括：

将超声波发射探头置于测试孔A孔底、第二超声波接收探头置于测试孔B孔底、第三超声波接收探头置于测试孔C孔底，操作声波仪进行测试；

对声波仪显示器中的数据进行采集并保存，且对每一对测定读数三次，最大读数之差不大于3％，记录此时波速C_A→B；

将超声波发射探头置于测试孔B孔底、第二超声波接收探头置于测试孔A孔底、第三超声波接收探头置于测试孔C孔底，操作声波仪进行测试；

对声波仪显示器中的数据进行采集并保存，且对每一对测定读数三次，最大读数之差不大于3％，记录此时波速C_B→A；

对波速C_A→B和波速C_B→A求平均值，确定径向纵波波速：

其中，β为岩体各向同性面与水平面的夹角。

5.如权利要求1所述的基于蒙特卡罗抽样的岩体各向异性系数概率分析方法，其特征在于，所述根据岩体各向异性系数概念，结合N个轴向纵波波速的变量样本、N个径向纵波波速的变量样本，确定N个岩体各向异性系数；具体包括：

岩体各向异性系数η_d由轴线方向上动弹性模量E_dz比垂直轴线方向上的动弹性模量E_dx来确定，如下式：

岩体的动弹性模量E_d，如下式：

式中，ρ为岩体密度；ν为泊松比；V_p为岩体的纵波波速；

根据上述两式，确定岩体的各向异性系数表达式：

将N个轴向纵波波速的变量样本、N个径向纵波波速的变量样本代入上式，获得N个岩体各向异性系数η_d；C_iz为随机生成的轴向纵波波速；C_ix为随机生成的径向纵波波速。

6.如权利要求1所述的基于蒙特卡罗抽样的岩体各向异性系数概率分析方法，其特征在于，所述统计N个岩体各向异性系数大于某一确定各向异性系数的超越概率，具体包括：

统计大于某一确定各向异性系数η的样本数n，则大于某一确定岩体各向异性系数η的超越概率为：

增加样本总数N的值，直到超越概率P不再随着N的增加而变化，此时超越概率P即为大于某一确定岩体各向异性系数η的超越概率。