[發明專利]基于離散元的裂隙巖體建模方法

有效

• 申請號: 202210692223.3
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN115203900B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 常柳明;崔嵐;盛謙
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N7/01;G06F111/08
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 余曉雪

1.一種基于離散元的裂隙巖體建模方法，其特征在于：所述基于離散元的裂隙巖體建模方法包括以下步驟：

a）根據實際工程地質勘測結果，統計并獲取工程巖體節理裂隙分布的密度和巖體節理裂隙分布的產狀；

b）利用PFC2D在所需范圍內生成離散顆粒，建立離散元顆粒模型；

c）利用MATLAB軟件直接生成編寫程序的功能，利用Monto-Carlo方法生成隨機數，根據步驟a）所得到的工程巖體節理裂隙分布的密度和巖體節理裂隙分布的產狀，選擇合適的概率分布函數，構建含有巖體節理裂隙分布的密度和巖體節理裂隙分布的產狀的模型；

d）通過MATLAB循環語句將步驟c）獲取得到的含有巖體節理裂隙分布的密度和巖體節理裂隙分布的產狀的模型按照PFC2D內置的FISH語言格式生成字符串語句，并將該字符串語句寫入特定的txt文件；

e）將所述步驟d）中特定的txt文件導入PFC2D中，回調所述步驟b）中建立的離散元顆粒模型，運行步驟d）中所生成的特定的txt文件，并在PFC2D中完成對離散裂隙網絡的建立；

f）通過PFC2D內置的DFN子程序更新節理接觸的屬性，建立含節理裂隙的離散元顆粒模型。

2.根據權利要求1所述的基于離散元的裂隙巖體建模方法，其特征在于：所述步驟a）的具體實現方式是：通過對工程現場進行分區鉆孔勘測和無人機攝影與圖像識別技術，對巖體節理裂隙進行數理統計，統計巖體節理裂隙分布的密度和巖體節理裂隙分布的產狀，所述巖體節理裂隙分布的產狀包括節理傾角和節理跡長。

3.根據權利要求2所述的基于離散元的裂隙巖體建模方法，其特征在于：所述步驟b）的具體實現方式是：利用PFC2D軟件內置的FISH語言編寫程序，選擇合適的顆粒尺寸，在設定的范圍內按照一定的孔隙率隨機生成顆粒，建立離散元顆粒模型，同時根據巖石宏觀力學參數，選取合適的接觸模型，再對PFC2D中細觀力學參數進行標定，使所述離散元顆粒模型的力學性質與巖石宏觀力學性質相匹配，并保存模型。

4.根據權利要求3所述的基于離散元的裂隙巖體建模方法，其特征在于：所述步驟c）的具體實現方式是：利用MATLAB軟件直接生成編寫程序的功能，利用Monto-Carlo方法生成隨機數，選取合適的概率分布函數，根據工程現場統計的巖體節理裂隙分布的密度，創建包含巖體節理裂隙的中心點位置、節理傾角以及節理跡長的數組，并利用MATLAB內置的PLOT顯示函數，用不同顏色的線段顯示所生成的節理裂隙。

5.根據權利要求4所述的基于離散元的裂隙巖體建模方法，其特征在于：所述步驟c）中的概率分布函數是均勻分布函數、正態分布函數、對數正態分布函數或weibull分布函數。

6.根據權利要求5所述的基于離散元的裂隙巖體建模方法，其特征在于：所述步驟d）的具體實現方式是：利用MATLAB軟件直接生成編寫程序的功能，利用循環語句依次提取數組中的節理裂隙中心點坐標、節理傾角和節理跡長數據，將提取的數據按照PFC2D內置的FISH語言格式生成創建離散裂隙網絡的字符串語句，創建一個新的txt文件，并將生成的字符串語句寫入該txt文件中。

7.根據權利要求6所述的基于離散元的裂隙巖體建模方法，其特征在于：所述步驟e）的具體實現方式是：將所述步驟d）中的txt文件導入PFC2D中，回調所述步驟b）中建立的離散元顆粒模型，運行所述步驟d）生成的特定中的txt文件，獲取運行結果，所述運行結果是隨機節理裂隙，在離散元顆粒模型中添加隨機節理裂隙，并在PFC2D中完成對離散裂隙網絡的建立。

8.根據權利要求7所述的基于離散元的裂隙巖體建模方法，其特征在于：所述步驟f）的具體實現方式是：通過PFC2D內置的DFN子程序，把添加的離散裂隙網絡進行接觸更新，把離散裂隙網絡觸碰到顆粒的接觸模型都更新為光滑節理模型，根據巖石節理宏觀力學參數，對接觸模型為光滑節理模型的接觸進行參數標定，完成對含節理裂隙的離散元顆粒模型的建立。