[发明专利]基于二维测窗的裂隙网络重构方法

说明书

本发明公开了一种基于二维测窗的裂隙网络重构方法，其包括获取待研究区域裂隙较发育地段的裂隙信息，并根据裂隙信息进行产状分组；选取一组裂隙分组，对其产状权重进行校正，并采用校正后的产状权重更新裂隙法向的方向余弦；计算裂隙的Fisher参数和体积密度；对迹长拟合得到迹长的拟合曲线，并确定拟合曲线的分布规律；根据分布规律，选取椭圆裂隙长轴的长轴概率密度模型和椭圆裂隙长短轴比的比值概率密度模型计算椭圆裂隙长轴和长短轴比值的分布范围；将获取的所有参数输入RJNS^3D工具箱，获得当前裂隙分组的裂隙分布；当所有裂隙分组均已获得裂隙分布时，对所有裂隙分组的裂隙分布进行叠加，生成岩体三维裂隙网络模型。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种基于二维测窗的裂隙网络重构方法。

背景技术

岩体历经漫长的地质作用，原本岩性和结构单一的岩体变得复杂，这种复杂性体现在赋存于岩体内部的各种尺度的结构面上。谷德振根据结构面的尺度对其进行分类，共五个等级：I、II、III级结构面，称为确定性结构面；而IV、V级结构面甚至以下，称为非确定性结构面，即节理、层理和裂隙，这类结构面在岩体中分布相对均匀并且数量较大，直接控制着岩体的力学特性，与岩体安全性直接关联，这类结构面目前是工程设计和岩石力学研究所关心的问题。

目前，在岩体工程安全防护时，通过构建岩体节理网络模型，计算节理网络模型的分维值来进行岩体质量评判或者对岩质边坡工程的连通特性分析以进行风险评估；常见的岩体节理网络模型在构建时，为了方便计算将裂隙简化为圆形和椭圆形，其中圆形由于过于简化，与实际情况差别较大，使得构建的岩体节理网络模型与实际情况偏差较大。

而椭圆形虽然与实际裂隙较接近，但是对椭圆裂隙尺寸分布的求解多采用数值解法和假设经典的分布函数的方法对迹长与尺寸分布关系公式进行求解，然而不同的地质情况所获得的迹长分布也不全是经典的分布所能概括的，这使得求解的椭圆的长轴和长短轴比不准确，以至于最终构建的岩体节理网络模型与实际存在偏差，使得后续对岩体稳定性评估存在偏差，最终到时难以制定出准确的岩体稳定性安全防护方案。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的基于二维测窗的裂隙网络重构方法解决了现有重构方法获得椭圆的长轴和长短轴比偏差较大，使得重构的裂隙网络与实际偏差大的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于二维测窗的裂隙网络重构方法，其包括步骤：

S1、获取待研究区域裂隙较发育地段的裂隙信息，并根据裂隙信息对裂隙较发育地段进行产状分组，得到若干裂隙分组；

S2、选取一组未选取的裂隙分组，采用矢量校正法对裂隙的产状权重进行校正，并采用校正后的产状权重更新裂隙法向的方向余弦；

S3、根据裂隙分组的裂隙信息，计算裂隙的Fisher参数和体积密度；

S4、根据裂隙分组的裂隙信息，对其迹长进行拟合，得到迹长的拟合曲线，并根据拟合曲线的形状，确定拟合曲线的分布规律；

S5、根据分布规律，选取椭圆裂隙长轴的长轴概率密度模型和椭圆裂隙长短轴比的比值概率密度模型计算椭圆裂隙长轴和长短轴比值的分布范围；

S6、将平均产状、Fisher参数、体积密度及迹长的分布规律、长轴和长短轴比值的分布范围输入RJNS^3D工具箱，获得当前裂隙分组的裂隙分布；

S7、判断若干裂隙分组是否都已获得裂隙分布，若是，进入步骤S8，否则返回步骤S2；

S8、根据齐次Poisson过程的可加性，对所有裂隙分组的裂隙分布进行叠加，生成岩体三维裂隙网络模型。