[發(fā)明專利]基于離散元的裂隙巖體建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210692223.3
• 申請(qǐng)日: 2022-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN115203900B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常柳明;崔嵐;盛謙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06N7/01;G06F111/08
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 余曉雪

本發(fā)明公開了一種基于離散元的裂隙巖體建模方法，包括：a）統(tǒng)計(jì)并獲取工程巖體節(jié)理裂隙分布的密度和巖體節(jié)理裂隙分布的產(chǎn)狀；b）建立離散元顆粒模型；c）構(gòu)建含有巖體節(jié)理裂隙分布的密度和巖體節(jié)理裂隙分布的產(chǎn)狀的模型；d）將含有巖體節(jié)理裂隙分布的密度和巖體節(jié)理裂隙分布的產(chǎn)狀的模型按照PFC2D內(nèi)置的FISH語(yǔ)言格式生成字符串語(yǔ)句，并將該字符串語(yǔ)句寫入特定的txt文件；e）完成對(duì)離散裂隙網(wǎng)絡(luò)的建立；f）建立含節(jié)理裂隙的離散元顆粒模型。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了將MATLAB中生成的節(jié)理裂隙產(chǎn)狀信息導(dǎo)入PFC2D，重構(gòu)了巖體的隨機(jī)節(jié)理裂隙模型，為后續(xù)的裂隙巖體物理力學(xué)特性研究和裂隙巖體滲流特性研究創(chuàng)造條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種裂隙巖體建模方法，尤其涉及一種基于離散元的裂隙巖體建模方法。

背景技術(shù)

節(jié)理是巖石斷裂構(gòu)造的一種，是指巖石產(chǎn)生斷裂面但其兩側(cè)并沒有發(fā)生明顯的相對(duì)位移。節(jié)理在天然巖體中分布非常廣泛，巖體的力學(xué)強(qiáng)度、剛度和滲透性都與節(jié)理密切相關(guān)，節(jié)理的存在顯著影響著巖體的力學(xué)特性，裂隙巖體的力學(xué)行為表現(xiàn)出隨機(jī)性、不連續(xù)性和空間各異性，因此在巖土工程中，裂隙巖體的力學(xué)特性是工程中的一個(gè)關(guān)鍵問題。目前對(duì)工程中存在的裂隙巖體的研究普遍采用數(shù)值模擬方法，PFC2D是一款很好的求解非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的離散元數(shù)值模擬軟件，但是PFC2D內(nèi)置的FISH語(yǔ)言難以進(jìn)行復(fù)雜的概率分布函數(shù)編輯，不能滿足生成復(fù)雜隨機(jī)節(jié)理的需求，由于以上存在的問題，針對(duì)性地推出了一種基于離散元的裂隙巖體建模方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具備快速生成符合復(fù)雜概率分布的節(jié)理裂隙的基于離散元的裂隙巖體建模方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

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(jù)實(shí)際工程地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)并獲取工程巖體節(jié)理裂隙分布的密度和巖體節(jié)理裂隙分布的產(chǎn)狀；

b)利用PFC2D在所需范圍內(nèi)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(jī)數(shù)，根據(jù)步驟a)所得到的工程巖體節(jié)理裂隙分布的密度和巖體節(jié)理裂隙分布的產(chǎn)狀，選擇合適的概率分布函數(shù)，構(gòu)建含有巖體節(jié)理裂隙分布的密度和巖體節(jié)理裂隙分布的產(chǎn)狀的模型；

d)通過MATLAB循環(huán)語(yǔ)句將步驟c)獲取得到的含有巖體節(jié)理裂隙分布的密度和巖體節(jié)理裂隙分布的產(chǎn)狀的模型按照PFC2D內(nèi)置的FISH語(yǔ)言格式生成字符串語(yǔ)句，并將該字符串語(yǔ)句寫入特定的txt文件；

e)將所述步驟d)中特定的txt文件導(dǎo)入PFC2D中，回調(diào)所述步驟b)中建立的離散元顆粒模型，運(yùn)行步驟d)中所生成的特定的txt文件，并在PFC2D中完成對(duì)離散裂隙網(wǎng)絡(luò)的建立；

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

作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的步驟a)的具體實(shí)現(xiàn)方式是：通過對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分區(qū)鉆孔勘測(cè)和無(wú)人機(jī)攝影與圖像識(shí)別技術(shù)，對(duì)巖體節(jié)理裂隙進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)巖體節(jié)理裂隙分布的密度和巖體節(jié)理裂隙分布的產(chǎn)狀，所述巖體節(jié)理裂隙分布的產(chǎn)狀包括節(jié)理傾角和節(jié)理跡長(zhǎng)。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的步驟b)的具體實(shí)現(xiàn)方式是：利用PFC2D軟件內(nèi)置的FISH語(yǔ)言編寫程序，選擇合適的顆粒尺寸，在設(shè)定的范圍內(nèi)按照一定的孔隙率隨機(jī)生成顆粒，建立離散元顆粒模型，同時(shí)根據(jù)巖石宏觀力學(xué)參數(shù)，選取合適的接觸模型，再對(duì)PFC2D中細(xì)觀力學(xué)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，使所述離散元顆粒模型的力學(xué)性質(zhì)與巖石宏觀力學(xué)性質(zhì)相匹配，并保存模型。