[发明专利]一种沉积地质作用过程模拟方法及其装置

说明书

本发明公开了一种沉积地质作用过程模拟方法及其装置，所述方法的具体操作为：获得初始自重平衡的地层模型，并确定地层模型中沉积作用的基准面；通过挤压加载和基底沉降改变地层模型中表层颗粒的位置，获得更新后的地层模型；根据更新后的地层模型生成当前时刻的模型速度链表，并获取沉积下边界；根据沉积下边界和基准面在更新后的地层模型中生成沉积颗粒；通过限定颗粒生成范围和沉积颗粒速度获得密实且与原基准面平齐的沉积地层；根据模型速度链表对沉积地层模型进行速度还原，完成一次沉积作用。本发明能够真实的模拟沉积地质作用过程，揭示不同地质构造的形成机理，从细观上反映沉积作用的发生过程。

技术领域

本发明涉及一种沉积地质作用过程模拟方法及其装置，属于地质构造运动分析技术领域。

背景技术

在地质学中，地质构造运动是一个复杂的过程，常见的地质形态往往是经历了漫长的地质作用而形成的，这其中包括沉积、剥蚀、板块挤压运动、侵蚀搬运等不同地质作用过程。探讨地质形态的形成过程对于岩土工程、石油工程等都具有极其重要的意义。由于地质构造的尺度往往较大，所以建立物理模型的难度较高，而数值模拟方法对于模拟大尺度的地质工程模型具有明显的优势，尤其是颗粒离散元数值模拟方法，颗粒离散元数值模拟方法可以从细观角度探讨其地质构造运动的形成机理。一般而言，地质作用的过程不是相互独立的，往往是多个地质作用共同作用的结果，因此模拟地质构造运动也往往需要考虑多个地质作用，现阶段，如何通过数值模拟方法全面的模拟各种地质作用过程仍然缺乏相关的技术支持。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种沉积地质作用过程模拟方法及其装置，利用颗粒离散元模拟沉积地质作用过程，并在模拟过程中充分考虑其他地质作用的影响，能够反应真实、可靠的沉积作用过程，可以从细观角度揭示地质构造的形成机理，为岩土工程、地质工程、石油工程等提供可靠的技术支持。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：

第一方面，本发明提出了一种沉积地质作用过程模拟方法，包括如下步骤：

在预设的边界墙内生成颗粒，通过调整边界墙的位置获得初始自重平衡的地层模型，并确定地层模型中沉积作用的基准面；

通过挤压加载和基底沉降改变地层模型中表层颗粒的位置，并根据预设的模拟运动时间步数获得更新后的地层模型；

根据更新后的地层模型生成当前时刻的模型速度链表，并获取沉积下边界；

根据沉积下边界和基准面进行竖向相对位置判断，当符合判断条件时，在更新后的地层模型中生成沉积颗粒，并通过限定沉积颗粒速度令沉积颗粒在自重作用下堆积密实，获得沉积地层模型；

根据模型速度链表对沉积地层模型进行速度还原，完成一次沉积作用。

结合第一方面，进一步的，获得更新后的地层模型的方法包括如下步骤：

基于初始自重平衡的地层模型，将地层模型的上边界墙移除，并对其左右边界墙施加水平相向的速度，模拟地层的挤压加载作用；

对地层模型的底部边界墙施加竖直向下的速度，模拟地层的沉积作用，并控制底部边界墙左右顶点的速度，模拟地层的不均匀沉降作用；

通过挤压加载作用、沉积作用和不均匀沉降作用带动地层模型中的颗粒自由移动，进而改变地层模型中表层颗粒的位置；

当地层模型颗粒移动时间到达预设的模拟运动时间步数，获得更新后的地层模型。

结合第一方面，进一步的，模型速度链表包括当前时刻更新后的地层模型中所有颗粒的速度、更新后的地层模型左边界墙的速度、更新后的地层模型右边界墙的速度和更新后的地层模型底部边界墙的速度。

结合第一方面，进一步的，获取沉积下边界的方法为：