[发明专利]一种咬合节理岩体周期性结构模型的生成方法

权利要求书

1.一种咬合节理岩体周期性结构模型的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对实际咬合节理岩体进行现场调查，确定其咬合节理分布形态、节理密度、节理宽度及其表征单元体积，并根据表征单元体积确定模拟区域范围R×R；

(2)根据节理分布形态和节理密度在模拟区域R×R内生成N个随机种子，其中，N的值为模拟区域范围内实际柱状节理岩体的数量；采用随机种子生成Voronoi结构，该Voronoi结构即为完全随机分布的节理岩体模型，然后基于Lloyd松弛算法调整节理种子的位置、生成中心Voronoi结构，该中心Voronoi结构为与工程现场节理形态相符的节理岩体模型；

(3)由上述中心Voronoi结构生成周期性的Voronoi图形；

(4)根据节理宽度对周期性Voronoi图形的内部边界进行偏移，最终得到具有周期性结构的咬合节理岩体模型。

2.根据权利要求1所述的咬合节理岩体周期性结构模型的生成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述对实际咬合节理岩体进行现场调查包括调查实际咬合节理岩体的分布、产状、密度、迹长和宽度。

3.根据权利要求1所述的咬合节理岩体周期性结构模型的生成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述基于Lloyd松弛算法调整节理种子位置的方法包括下述步骤：

①根据现场节理分布特征，生成相应数量的随机点；

②根据随机点的分布，从各点相对中心位置处进行网格剖分；

③计算各网格中心点的位置，将随机点调整至该处；

④再根据随机点新的位置情况进行网格剖分，重复上述步骤，直至随机点位置改变值在允许范围内，即完成了节理种子位置的调整。

4.根据权利要求1所述的咬合节理岩体周期性结构模型的生成方法，其特征在于，步骤(3)中，由中心Voronoi结构生成周期性的Voronoi图形的方法包括下述步骤：先从中心Voronoi结构中选取单元胞结构，该单元胞为自中心Voronoi结构形心位置向外扩散形成的面积为1/9(R×R)的正方形区域，所述单元胞中包含X个节理种子，将X个节理种子向周边8个区域内平移，在R×R区域内形成数量为9X的节理种子集合，将9X个节理种子在R×R的空间内进行Voronoi剖分，切割修剪形成周期性的Voronoi图形。

5.根据权利要求4所述的咬合节理岩体周期性结构模型的生成方法，其特征在于，所述切割修剪是指将9X个节理种子在R×R的空间内进行Voronoi剖分形成新的Voronoi图形后，截取出其中与单元胞结构对应位置处的Voronoi图形，即为周期性的Voronoi图形。

6.根据权利要求1所述的咬合节理岩体周期性结构模型的生成方法，其特征在于，步骤(4)中，对步骤(3)生成的周期性Voronoi图形中各个Voronoi多边形的线条进行偏移，使相邻Voronoi多边形的线条间的间隔与节理宽度相符，即形成与实际柱状节理岩体相同厚度的节理面，最终得到具有周期性结构的咬合节理岩体模型。