近日，我室张晋彰博士、张东明教授、黄宏伟教授和薛亚东教授等在《Engineering Geology》期刊上发表了题为“Improved coupled Markov chain method for simulating geological uncertainty”的研究论文，论文提出了一种新的模拟地层变异性的水平转移概率矩阵估计方法，改进了耦合马尔可夫链模型，并基于信息熵理论优化了钻孔位置和数量。

文章链接: https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2022.106539

地层变异性是地层不确定性的重要组成部分，是影响岩土结构性能的重要影响因素。地层变异性一般可采用耦合马尔可夫链模型（CMC）进行模拟。然而，由于实际钻孔数量相对较少，导致难以对水平转移概率矩阵（HTPM）进行有效估计。为此，本研究提出了一种新的水平转移概率矩阵估计方法，改进了CMC模型，在有限钻孔数据基础上对地层变异性进行了有效模拟。

论文的基本思路如下：首先，介绍了提出的新型耦合马尔可夫链模型水平转移概率矩阵估计方法，将竖向转移计数矩阵和初始水平转移计数矩阵与Walther相序定律相结合，增强了HTPM估计的合理性（图1），并验证了该新方法的有效性。然后，基于收集的挪威钻孔数据，对不同钻孔布置方案下的地层变异性进行了模拟，提出了匹配度指标并应用于模拟结果的准确性评价（图2）。最后，采用平均信息熵对钻孔位置和数量进行了优化，其中，钻孔位置通过平均信息熵最大列进行确定，而钻孔数量可通过设置总平均信息熵或新增钻孔信息熵减少百分比的收敛阈值进行优化确定（图3）。

图1 本研究提出的水平转移概率矩阵估计方法

图2 收集的场地信息以及提出的匹配度评价指标

图3 基于平均信息熵的钻孔位置和数量优化

研究结果表明作者提出的改进耦合马尔可夫链模型可以基于有限钻孔数据对地层变异性进行有效模拟，而且，基于平均信息熵的钻孔位置和数量优化方法可以有效降低地层模拟结果的不确定性。研究成果具有重要的理论意义，并对工程实践具有一定的指导价值。

文献格式

Zhang, J.Z., Liu, Z.Q., Zhang, D.M., Huang, H.W., Phoon, K.K., & Xue, Y.D. (2022). Improved coupled Markov chain method for simulating geological uncertainty. Engineering Geology, 298, 106539. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2022.106539

供稿：张晋彰，黄忠凯

编辑：姚鸿增