[发明专利]一种基于有限元和贝叶斯克里金的边坡变形场重构方法

权利要求书

1.一种基于有限元和贝叶斯克里金的边坡变形场重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1.基于地质勘探获取边坡地形地质信息,基于所述边坡地形地质信息，建立三维有限元模型；

步骤S2.基于边坡内外部多种变形监测仪器和监测技术获取多源的原始监测数据；

步骤S3.基于所述多源的原始监测数据进行分析并得到不同方向上的实测位移；

步骤S4.利用实测位移和遗传算法，进行岩土体本构模型的参数反演分析并得到本构模型参数；

步骤S5.基于所述反演分析得到的本构模型参数进行三维有限元模拟得到边坡的变形场；

步骤S6.对有限元网格进行线性插值得到与实测值空间分辨率一致的栅格数据；

步骤S7.计算实测位移与有限元模拟值之间的残差；

步骤S8.对有限元模拟残差进行分析和检验并计算残差的实验半方差值，通过常用的半方差函数模型进行拟合，得到残差的理论半方差函数；

步骤S9.计算有限元模拟值在各监测位置点的半方差值，得到其半方差函数；

步骤S10.基于得到的残差理论半方差函数和有限元模拟半方差函数，计算插值点的权重系数；

步骤S11.基于插值点权重系数，利用贝叶斯的框架进行贝叶斯克里金插值，得到基于有限元和贝叶斯克里金的边坡变形场。

2.如权利要求1所述的一种基于有限元和贝叶斯克里金的边坡变形场重构方法，其特征在于，所述步骤S1中基于地质勘探获取边坡地形地质信息，具体包括：

通过地质勘探得到的边坡工程地剖面图；

根据试验结果或工程经验得到边坡岩土体物理力学参数。

3.如权利要求1所述的基于有限元和贝叶斯克里金的边坡变形场重构方法，其特征在于，所述步骤S2中基于边坡内外部多种变形监测仪器与监测技术获取多源的监测数据，具体包括内部变形监测和外部变形监测。

4.如权利要求1所述的基于有限元和贝叶斯克里金的边坡变形场重构方法，其特征在于，所述步骤S3中基于所述多源的原始监测数据分析并得到不同方向上的实测位移具体包括如下子步骤：

S3.1.对于多源的原始监测数据，进行位移分解得到水平方向或垂直方向的位移；

S3.2.采用二次函数插值的方法，对水平或垂直向位移进行沿时间维度的拟合，筛选异常值并提取数据特征；

S3.3.对边坡位移实测值进行描述性分析，包括均值、标准差、变异系数、偏度、峰度、最大值、最小值；

S3.4.选定参数反演的监测点，确定与其对应的有限元节点。

5.如权利要求1所述的基于有限元和贝叶斯克里金的边坡变形场重构方法，其特征在于，所述步骤S7中计算实测位移与有限元模拟值之间的残差，具体包括：

监测点位置处残差定义为：

Z^T(p_i)＝Z(p_i)-μ_F(p_i)

其中，Z(p_i)为监测点位置相应观测值；μ_F(p_i)表示对应位置有限元模拟结果期望值，在考虑随机因素的有限元计算中利用蒙特卡洛模拟确定，在确定性有限元计算中为确定的模拟值，即μ_F(p_i)＝F(p_i)，F(p_i)为确定的模拟值。

6.如权利要求1所述的基于有限元和贝叶斯克里金的边坡变形场重构方法，其特征在于，所述步骤S8中对有限元模拟残差进行分析和检验，具体包括：

对有限元模拟残差进行描述性分析和正态分布检验，包括偏度、峰度、和K-S检验，计算公式如下：

偏度：

峰度：

其中，n为残差的样本量；x_i代表残差数据样本中的随机变量；为样本均值，

若不符合正态分布，则对残差数据进行变换使其符合正态分布。