[發明專利]一種裂隙巖石顆粒流模型構建及新生裂紋產狀分析方法

有效

• 申請號: 202110402163.2
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113177302B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 郭奇峰;張杰;吳星輝;董建偉;劉智超
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/10;G06T7/80;G06T7/73;G06T7/66;G06T7/136;G06T7/11;G06T7/00;G06T5/00;G06F119/14
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 朱艷華

1.一種裂隙巖石顆粒流模型構建及新生裂紋產狀分析方法，其特征在于，所述方法的步驟包括：

S1、獲取巖石試塊表面數字圖像；

S2、對S1獲取的圖像進行預處理；

S3、針對預處理后的圖像進行處理，識別出巖石試塊的主要礦物組分并統計各組分所占的比例；

S4、根據S3的識別結果和統計結果，建立顆粒流模型并對模型參數進行標定；

對模型參數進行標定的內容包括：根據實物巖石試驗結果對顆粒流模型的細觀力學性質參數進行標定；

細觀力學性質參數標定過程包括：以相關試驗數值模型作為細觀力學性質參數取值的基礎，設置平行黏結強度比值，將試樣強度作為峰值應力；先設置球形顆粒和平行黏結的接觸模量比值，通過調節顆粒接觸模量得到巖石試樣的彈性模量，然后改變球形顆粒剛度比值以匹配泊松比；再設置側限壓力，逐次降低平行黏接強度，得到巖石試件的峰值應力；最后改變球形顆粒接觸模量和平行黏結的彈性模量比值，微調平行黏結的彈性模量，得到與室內試驗更為匹配的應力-應變關系；

S5、在S4的顆粒流模型中按所需尺寸和角度設置裂隙模型；刪除裂隙模型位置相應的球體顆粒，建立定向裂隙巖石模型；

S6、進行新生裂紋位置和類型的追蹤；

S7、根據S6的追蹤結果，進行新生裂紋產狀信息的統計和分析。

2.根據權利要求1所述的裂隙巖石顆粒流模型構建及新生裂紋產狀分析方法，其特征在于，所述巖石試塊為方柱形巖石試塊。

3.根據權利要求1所述的裂隙巖石顆粒流模型構建及新生裂紋產狀分析方法，其特征在于，預處理的內容包括平滑處理，以消除噪聲影響。

4.根據權利要求1所述的裂隙巖石顆粒流模型構建及新生裂紋產狀分析方法，其特征在于，礦物組分識別的內容包括：根據礦物顆粒表面的不同顏色和亮度變化判斷其為何種組分，并采用雙閾值分割算法進行具體判斷。

5.根據權利要求1所述的裂隙巖石顆粒流模型構建及新生裂紋產狀分析方法，其特征在于，主要礦物組分包括長石、石英和云母。

6.根據權利要求4所述的裂隙巖石顆粒流模型構建及新生裂紋產狀分析方法，其特征在于，統計巖石試塊的主要礦物組分的比例的內容包括：統計各礦物組分在灰度圖像中所對應像素點的總面積，進而獲得該組分的像素點總面積與巖石像素點總面積的比例，并以此比例作為該礦物組分在巖石試塊中所占的比例。

7.根據權利要求1所述的裂隙巖石顆粒流模型構建及新生裂紋產狀分析方法，其特征在于，步驟S5中所需尺寸和角度包括：裂隙傾角β、相鄰兩裂隙的水平間距c和豎直間距d；

通過調節以上三個參數，模擬出裂隙模型不同設置位置時的工況條件。

8.根據權利要求1所述的裂隙巖石顆粒流模型構建及新生裂紋產狀分析方法，其特征在于，步驟S6的內容包括：采用命令語句跟蹤顆粒接觸點破壞情況，根據內置函數傳遞參數來確定外荷作用下巖石中新生裂紋的位置和類型；

新生裂紋包括剪切裂紋和拉伸裂紋。