(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211306945.7 (22)申请日 2022.10.24 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 林鑫　谭晓慧　李典庆　王顺　 许宵　边宏光　 (74)专利代理 机构 合肥和瑞知识产权代理事务 所(普通合伙) 34118 专利代理师 王挺 (51)Int.Cl. G01N 33/24(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 一种多层土静力触探参数的非平稳随机场 实现方法 (57)摘要 本发明提供了一种多层土静力触探参数的 非平稳随机场实现方法， 属于土体参数随机场分 析技术领域。 该方法包括获取静力触探测试的静 力触探数据及其分层信息、 提取多层土静力触探 参数的概率 分布模型、 划分随机场域为子随机场 域并计算广义刚度矩阵和广义质量矩阵、 计算 Karhunen ‑Loève展开法中非平稳随机场的特征 值和特征函数， 实现多层土 静力触探参数的非平 稳随机场。 该方法不仅能够模拟静力触探参数沿 深度方向上均值、 标准差和自相关函数的非平稳 性， 且能够以较少的随机变量来模拟非平稳随机 场， 从而为考虑土体的不确定性提供便利， 有利 于后续基于静力触探参数的岩土结构的可靠度 分析。 权利要求书7页 说明书20页 附图17页 CN 115541847 A 2022.12.30 CN 115541847 A 1.一种多层土静力触探参数的非平稳随机场实现方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1， 获取静力触探测试的静力触探数据及其分层信息 设所述多层土的层数为 Q， 将其中的任意 一层土体记为层Γm， m＝1， 2， …， Q； 将静力触探仪以固定速率从地表垂直压入多层土中进行触探， 共得到等间隔的TA个静 力触探数据， TA＝H/hs+1， 将层Γm对应的静力触探数据量记为层数据量Tm， H为触探深度， hs 为连续两个采样点之间的间隔； 将层Γm的静力触探数据记为层静力触探数据Cm， Cm属于Tm×1空间， 记为 其中 为层Γm的第qm个静力触探数据， qm为层Γm的静 力触探数据的序号， qm＝1， 2，…， Tm， 将层Γm的采样深度记为层采样 深度zm， 属于Tm×1空间， 记为 其中 为层Γm的第qm 个采样深度； 步骤2， 提取多层土静力触探参数的概 率分布模型 所述概率分布模型包括多层土静力触探参数的概率分布类型、 均值函数、 标准差函数 和自相关函数， 其中概 率分布类型为对数正态分布； 步骤2.1， 提取多层土静力触探参数的均值 函数 记沿深度方向的空间坐标为z， 层Γm的静力触探参数的均值函数为层均值函数μm(z)， 其表达式为： μm(z)＝aμm+bμmz+cμmz2 式中， aμm为层均值函数 μm(z)的第一拟合参数记为均值第一拟合参数aμm， bμm为层均值函 数 μm(z)的第二拟合参数记为均值第二拟合参数bμm， cμm为层均值函数 μm(z)的第三拟合参数 记为均值第三拟合 参数cμm； 将层均值 函数 μm(z)组装为多层土静力触探参数的均值 函数 μ(z)， 其表达式为： 步骤2.2， 提取多层土静力触探参数的标准差函数 记层Γm的静力触探参数的标准差函数为层标准差函数σm(z)， 其表达式为： 其中， 为层Γm的第qm个去趋势化后的静力触探数据， 其表达式为： 权　利　要　求　书 1/7 页 2 CN 115541847 A 2将层标准差函数σm(z)组装为多层土静力触探参数的标准差函数σ(z)， 其表达式为： 步骤2.3， 提取多层土静力触探参数的自相关函数 记层Γm的样本自相关函数值的数据量为层自相关数据量Pm， 其中 为向下取整； 记层Γm的样本自相关函数值 为层自相关函数值ρm， ρm属于Pm×1空间， 记为 其中jm为层Γm的样本 自相关函数值的序号， jm＝1， 2， ...， Pm， 为层Γm的第jm个样本自相关函数值， 其表达 式 为： 式中， im为层Γm的样本自相关函数值的等价序号， im＝1， 2，…， Tm‑jm+1， 为层Γm的 第im个去趋势化后的静力触探数据， 为层Γm的第im+jm‑1个去趋势化后的静力触 探数据； 记层自相关函数值ρm所对应的层绝对距离为 τm， τm属于 Pm×1空间， 记为 其中 为层Γm的第jm个样本自相关函数值 所对应的层绝 对距离， 其表达式为： 记层Γm的静力触探数据的层自相关函数为层自相关函数ρm(z， z′)， 其表达式为： ρm(z， z′)＝best{ρm， SNX(z， z′)， ρm， SQX(z， z′)， ρm， CSX(z， z′)， ρm， SMK(z， z′)} 其中， ρm， SNX(z， z′)为层Γm的静力触探数据的单指数型自相关函数， ρm， SQX(z， z′)为层 Γm的静力触探数据的平方指数型自相关函数， ρm， CSX(z， z′)为层Γm的静力触探数据的余弦 指数型自相关函数， ρm， SMK(z， z′)为层Γm的静力触探数据的二阶Markov型自相关函数， best {·}为选择最优自相关函数类型的函数； 将层自相关函数ρm(z， z′)组装为多层土静力触探参数的自相关函数ρ(z， z ′)， 其表达式 为：权　利　要　求　书 2/7 页 3 CN 115541847 A 3