基于随机场理论的岩溶区顶管施工地表变形规律分析

摘要

【目的】岩溶区溶洞位置分布及溶洞发育的随机性，以及岩土参数固有的空间变异性使得岩溶区隧道施工的影响难以预测。【方法】以湖南省娄底市新化县的取水项目（坝塘顶管工程）为依托，基于马尔科夫随机场理论，利用数据间距小的物探数据与稀疏的钻孔数据对溶洞位置进行预测，建立地层类型模型；在地层类型模型的基础上，基于Karhunen-Loève变换生成岩土参数随机场，采用非侵入式有限差分法将岩土参数随机场导入FLAC3D数值模型，探究岩溶区顶管施工诱发的地表变形规律；设置多组岩土参数，基于随机分析法分析岩土参数空间变异性对地表变形规律的影响。【结果】基于马尔科夫随机场理论，利用钻孔和物探数据可有效地预测溶洞的分布；相较于传统的均质地层数值模型分析方法，基于随机场理论考虑岩土参数空间变异性的随机分析方法能够给出地表变形的置信区间；随机场参数对地表变形置信区间的大小有显著影响，而对地表变形的类型无影响。【结论】基于随机场理论研究岩溶区顶管施工对地表变形的影响能够指导实际施工，对类似隧道的施工具有一定的借鉴意义。

关键词

岩溶区 / 顶管 / 空间变异性 / 马尔科夫随机场 / 地表变形