[发明专利]一种复杂岩体二维随机网络模型构建方法

说明书

本发明涉及复杂岩体技术领域，具体地说，涉及一种复杂岩体二维随机网络模型构建方法，其包括以下步骤：1）、在二维空间上，岩体结构面以直线段形式进行表征；2）、采用正直摄影方法，与数字图像处理技术相结合，快速提取研究工点的岩体结构面几何特征信息；3）、统计图像内岩体结构面几何特征的概率密度分布模型以及特征参数，采用结构面端点随机模拟的方格网法生成端点坐标；4）、用Monte‑Carlo方法模拟岩体结构面，建立二维结构网络模型。本发明能更加快速、真实、有效的模拟得到符合现场实际情况的岩体结构面二维网络模型，具有较高的可信度，满足计算机数值模拟的应用要求。

技术领域

本发明涉及复杂岩体技术领域，具体地说，涉及一种复杂岩体二维随机网络模型构建方法。

背景技术

自1978年国际岩石力学学会实验室和野外试验标准化专门委员会提出了“对岩体中结构面定量描述的推荐方法”；在此基础上国内外学者开展了大量的研究工作，广泛认为结构面产状(倾向、倾角)、迹长、间距等为主要影响因素。而对现场岩体结构面几何特征的信息统计，发现结构面分布的不确定性和随机性则需要采用数理统计的方法。进一步总结了目前结构面几何特征分布形式，认为结构面产状多服从正态分布；结构面间距、迹长多服从负指数分布。国内外众多学者基于Monte-Carlo基本原理，实现了岩体结构面二维网络模拟。

但是现有技术中，具有以下缺点：

1、现有技术在岩体结构面几何特征二维面上的表征方式复杂；

2、现有技术对岩体结构面图像的采集及剖面上结构面迹线的几何特征统计方法有工作量大、效率低、成本高等缺点；

3、现有技术在模拟一定区域内的结构面时出现分布位置不均衡的现象，其模拟结果与工程实际存在差异。

发明内容

本发明的内容是提供一种复杂岩体二维随机网络模型构建方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本发明的一种复杂岩体二维随机网络模型构建方法，其包括以下步骤：

(1)、在二维空间上，岩体结构面以直线段形式进行表征；

(2)、采用正直摄影方法，与数字图像处理技术相结合，快速提取研究工点的岩体结构面几何特征信息；

(3)、统计图像内岩体结构面几何特征的概率密度分布模型以及特征参数，采用结构面端点随机模拟的方格网法生成端点坐标；

(4)、用Monte-Carlo方法模拟岩体结构面，建立二维结构网络模型。

作为优选，步骤(1)中，岩体结构面利用夹角α、长度L、端点坐标(x，y)以及间距D要素，对结构面迹线进行数学表示，建立岩体结构面的数学表示形式。

作为优选，步骤(1)中，岩体结构面二维网络模拟满足以下要求：

1.1)用直线段表示二维网络模型中的结构面迹线，在给定的模拟区域内，每一条结构面迹线的端点坐标(x，y)、角度α、长度L、间距D均独立，服从统计分布规律；

1.2)直线段的产状由角度α唯一确定，由此将α定义为自Y轴顺时针旋转至迹线的角度为+α，自Y轴逆时针旋转至迹线的角度记为-α，结构面的角度α均在±90°以内；以结构面角度为依托进行分组，主要划为两组结构面，角度α范围在0°～90°为Ⅰ组，0°～-90°为Ⅱ组；由此设定以Y轴方向为0°轴，以X轴正方向为90°轴，以X轴负方向为-90°轴；

若角度β、坐标(x₀，y₀)均是初始数据，通过下式对角度β在0°～360°范围内进行角度变换，得到角度α；