[发明专利]一种岩土材料物理力学参数准确估值新方法

说明书

本发明提供一种岩土材料物理力学参数准确估值新方法，包括先验基因特征获取：采集不同区域不同群组岩土材料物理力学参数历史大数据，并据此进行统计分析得到先验基因特征；后验基因特征建立：对具体工程检测中得到的新增岩土材料物理力学参数试验值进行统计分析得到后验基因特征；岩土材料力学参数准确估值：基于先验基因特征和后验基因特征，运用贝叶斯估计方法进行相应参数的准确估值。本申请借用生物学概念，首次提出用于对一定空间范围内特定岩土材料整体物理力学特性进行描述的岩土材料基因特征和基因图谱两概念，通过将先验基因特征和后验基因特征结合，并运用贝叶斯估计理论对岩土材料参数进行快速准确估值，提高了参数估计效率和精度。

技术领域

本发明涉及岩土材料参数分析技术领域，具体涉及一种岩土材料物理力学参数准确估值新方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，岩土力学的各种计算理论和分析模型已日臻完善，计算方法和分析手段也多种多样。许多先进的理论和方法已成功地运用到了实际工程中，为解决岩土工程问题提供了有力的理论基础和技术支撑，极大地推动和促进了岩土工程学科和工程实践活动的发展。然而，一个十分关键的因素仍在制约着一些先进岩土力学理论在实际工程中的应用，阻碍了岩土工程领域的快速发展，这个因素就是对岩土材料基本物理力学特征的认识，具体而言就是对岩土材料基本物理力学参数的正确确定。

众所周知，任何岩土力学理论和方法的应用都必须建立在对岩土材料基本物理力学参数的正确认识和准确识别之上，否则，无论是多么先进的理论或是多么精确的计算，其结果都会出现失真或谬误，从而使理论研究和数值计算的结果变得毫无意义。然而，岩土材料由于其自身天然固有的特殊成因特征，其物理力学性质总是表现出较为显著的空间随机变异性和不确定性，加之岩土工程所涉及到的空间区域往往也比较大，如何正确评价该区域内不同岩(土)性材料的物理力学特征以及如何获取一定空间区域范围内岩土材料真实可靠的物理力学参数是一个十分重要但又相当困难的问题。

目前，世界工程界常用的做法是通过在工程勘查过程中获取几个试验点岩土材料样本的试验值，经过简单的统计分析后提出反映该岩土材料整体性质的物理力学参数，并用于指导工程设计。由于试验样本的局限性，这种方法显然存在较大的缺陷和不足，使得人们对所获取的参数的真实性、可靠性和代表性表示怀疑。因此，勘查设计人员对所测得的强度参数往往进行不同程度的折减，然后再提供给工程设计或评估使用。如此折减的目的在于人为考虑岩土材料参数的变异性和参数测试过程中可能带来的误差，显然这种做法具有极大的主观性，缺乏必要的科学依据。材料参数是工程设计的基础和核心，其参数选择的不合理不仅会增加工程事故的风险，还会增加工程建设的投资，从而造成了潜在的建设投资浪费，并且这种浪费还没有办法进行评估。由此可见，对岩土材料基本物理力学特征的研究不仅十分重要，而且十分必要，应当引起岩土工程界学者和岩土工程师们的高度重视。

客观地说，现在很多高等院校和科研机构都有非常先进的岩土材料基本力学特性研究设备，也有众多专家在利用这些设备从事岩土材料基本物理力学特征的研究，相关研究的深度很深，所取得的成果也十分丰富。但是，本发明的发明人经过研究发现，这些研究终究是对特定岩土材料的有限样本数量的研究，其研究结果是否具有对该类岩土材料整体区域特征的代表性却值得商榷，也没有相应的对比验证。以上现象实际上是一个岩土材料参数特征的“点估计”和“区域估计”之间的关系，尽管点估计的结果对岩土材料物理力学特征的揭示十分重要，考虑到岩土材料较为显著的空间变异性，点估计与区域估计之间应该还是有所区别，并且点估计的价值往往比区域估计的价值小很多，毕竟岩土工程问题涉及的往往都是区域性问题。

发明内容

针对现有岩土材料基本物理力学特征的研究主要是基于对其有限样本数量的研究，所得研究结果对该类岩土材料整体区域特征的代表性值得商榷，这实际上就是一个岩土材料参数特征的点估计和区域估计之间的关系，由于岩土工程问题涉及的往往都是区域性的技术问题，因此本发明基于大数据和贝叶斯理论，提供提供一种岩土材料物理力学参数准确估值新方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：