透鏡體夾層的布爾隨機(jī)建模方法研究

1、以布爾建模技術(shù)隨機(jī)生成透鏡體的方法以布爾建模技術(shù)隨機(jī)生成透鏡體的方法范明坤1張啟洲2劉巍1ZhangQiZhou1FanMingKun2Liuwei3（1云南航天工程物探檢測(cè)股份有限公司昆明6502170677440；2.迪慶州交通局677440）摘要：摘要：在工程勘察或基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面，通常的做法是假設(shè)土層水平，將透鏡體或尖滅不見的軟弱夾層的工程效應(yīng)略去不計(jì)，此等簡(jiǎn)化頗可商榷。事實(shí)上透鏡體夾層由于其高壓縮性和高孔隙比，很容易引發(fā)差異沉降，

2、而差異沉降相對(duì)于均勻沉降而言危害更為嚴(yán)重，這必然對(duì)地基沉降有相當(dāng)程度的影響。針對(duì)此種情況，本文采用布爾隨機(jī)建模技術(shù)，對(duì)土層中的透鏡體，以類似橢圓的幾何形狀進(jìn)行隨機(jī)模擬，可根據(jù)鉆孔資料，揭示透鏡體的分布以及在橫向、縱向上的變化規(guī)律。模擬結(jié)果表明布爾建模方法可以很好的再現(xiàn)透鏡體的空間分布，有利于更真實(shí)的反映實(shí)際的工程地質(zhì)條件。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：隨機(jī)模擬透鏡體布爾建模鉆孔StudyofFmingLenticularSbodywithStochas

3、ticModelingMethodAbstract:InexplationdesignofgroundwksoillayerisoftensupposedtobeplaneeffectofLenticularsbodyweakintercalatedlayerisoftenignedwhichisnotproper.Actuallyduetohighcompressibilitypositylenticularsbodyinaninte

4、rcalatedlayerwillcauseasymmetricsettlementofgroundwhichismuchmedangerousascomparedwithsymmetricalsettlement.Booleanstochasticmodelingtechnologyisusedtofmlenticularsbodywithshapeclosetoellipseinthisarticlesoastostudythela

5、wofdistributionoflenticularsbodyaccdingtobeholedata.Theresultsshowthatbooleanstochasticmodelingmethodispropitioustosimulatespatialdistributionoflenticularsbodyisaneffectivemethodinsimulationasitcanreflecttheactualgeologi

6、calconditions.Keywds:stochasticmodelinglenticularsbodyBooleanmodelingbehole1前言前言在工程勘察或基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面，傳統(tǒng)做法是假設(shè)土層水平，將透鏡體或尖滅不見的軟弱夾層的工程效應(yīng)略去不計(jì)，這是因?yàn)橥翆又械能浫跬哥R體夾層，其形狀、深度、出現(xiàn)頻率不易掌握，若在計(jì)算中將單獨(dú)出現(xiàn)的透鏡體納入研究，勢(shì)必會(huì)延伸成一新的水平土層，故大部分研究都將透鏡體忽略不計(jì)，此等做法頗可商榷。事

7、實(shí)上透鏡體夾層由于其高壓縮性和高孔隙比，很容易引發(fā)差異沉降，而差異沉降相對(duì)于均勻沉降而言危害更為嚴(yán)重，這必然對(duì)地基沉降有相當(dāng)程度的影響。本文根據(jù)透鏡體的分布規(guī)律，以類似橢圓的幾何形狀模擬，運(yùn)用布爾建模技術(shù)隨機(jī)生成滿足分布規(guī)律的透鏡體，為進(jìn)一步研究透鏡體的工程性質(zhì)奠定良好的基礎(chǔ)。2透鏡體透鏡體2.12.1簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介透鏡體主要成分為粘土礦物，顆粒較小，不同的環(huán)境形成的透鏡體有很大的差異，透鏡體按成因分為沿海沉積類和內(nèi)陸沉積類：1沿海沉積類（1

8、）濱海相沉積：此類土層常夾粉砂薄層或透鏡體。特別是年代較新的土，工程性質(zhì)差。（2）三角洲相沉積：海相與陸相的的交替沉積，多交錯(cuò)斜層理或不規(guī)則的透鏡體夾層。2內(nèi)陸沉積類(5)重復(fù)上述過程產(chǎn)生另一個(gè)透鏡體，計(jì)算值，直至達(dá)到給定為止。sFsF3.33.3值計(jì)算公式推導(dǎo)值計(jì)算公式推導(dǎo)sF假定鉆井?dāng)?shù)足夠大。如圖3所示，設(shè)為h?剖面寬度，L為剖面長(zhǎng)度，為均勻細(xì)分剖面zn小段的個(gè)數(shù)，為一個(gè)細(xì)分小段尺寸，為zh?ih細(xì)分小段內(nèi)截取的透鏡體厚度平均值(圖

9、3)。又設(shè)為第細(xì)分小段內(nèi)透鏡體鉆遇率，即：ipilimiinpnn???n??（3）其中為第細(xì)分小段內(nèi)砂土鉆遇透鏡體井ini數(shù)，為鉆井總數(shù)。n常數(shù)limiinpnn?????siLL（4）其中，為第細(xì)分小段內(nèi)截取的透鏡體siLi累計(jì)長(zhǎng)度。第細(xì)分小段內(nèi)截取的透鏡體累計(jì)面i積siiSPLh???（5）當(dāng)足夠小時(shí)，，第細(xì)分小zh?zihh??i段內(nèi)截取的透鏡體面積百分?jǐn)?shù)Prlim()zszhopiSLh?????lim()()zizzihPL

10、hLhP???????（6）因此，所有細(xì)分小段內(nèi)截取的透鏡體面積百分?jǐn)?shù)累計(jì)為：11PrPzznnsziziiFopinn??????（7）Lhznz圖2剖面細(xì)分小段參數(shù)示意圖3.43.4隨機(jī)建模步驟隨機(jī)建模步驟1布爾模擬前期數(shù)據(jù)處理（1）確定各砂層組的透鏡體體長(zhǎng)厚比。按照各砂層組的沉積特征，參照附表確定透鏡體寬／厚比分別。(2)確定透鏡體／剖面面積比。透鏡體／剖面面積比由式(1)定義。在鉆井?dāng)?shù)量很少的情況下，由于井間透鏡體的分布情況是未

11、知的，直接確定值是很困難的，甚至是不可能的。因此，sF必須尋求其它途徑求取值。本文采用的方法sF是：①將剖面細(xì)分成個(gè)小段，使得每一細(xì)分xn小段厚度(出)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于透鏡體成因單元厚度；②統(tǒng)計(jì)每一小段內(nèi)的砂巖鉆遇率()；③計(jì)算ip：即。ixpn?sF(3)統(tǒng)計(jì)砂層組透鏡體成因單元厚度分布。(4)確定單透鏡體在縱向上的分布概率。(5)采用前述算法進(jìn)行隨機(jī)模擬。2布爾模擬實(shí)現(xiàn)步驟布爾模擬實(shí)現(xiàn)的一般步驟為：①把已知井位處的透鏡體條件化，得到條件數(shù)據(jù)

12、(見圖a)，砂體中心位置可以是隨機(jī)的；②隨機(jī)抽樣產(chǎn)生預(yù)測(cè)砂體中心位置(x，z)(見圖b)；③檢查該砂體與已知井位處的數(shù)據(jù)是否發(fā)生沖突，若是，調(diào)整該砂體(見圖c)，否則進(jìn)行下一步；④從經(jīng)驗(yàn)累積概率分布函數(shù)中隨機(jī)抽取該砂體厚度；⑤由已確定的厚度寬度關(guān)系確定砂體寬度；⑥計(jì)算目標(biāo)函數(shù)(砂體剖面面積創(chuàng)面總面積)的值；⑦轉(zhuǎn)到sF步驟②產(chǎn)生另一透鏡體，計(jì)算值，直至達(dá)到sF給定闕值為止(見圖1d)。(a)(b)(c)(d)(a)條件數(shù)據(jù)；(b)條件數(shù)據(jù)