[发明专利]一种基于分形算法的区域地质体岩体裂隙模拟方法

摘要

本发明公开了一种基于分形算法的区域地质体岩体裂隙模拟方法，首先根据隧道围岩的属性信息将隧道沿线区域地质体分为不同的区域，后对不同的区域分别做研究，根据不同区域的围岩属性信息计算此区域分形深度，再根据实地统计信息确定三维裂隙的LS文法结构，最后重取样生成的三维模拟裂隙，生成三维岩体裂隙；本发明岩体裂隙模拟方法研究了如何在生成分形裂隙时，利用生长角度参数α和概率控制参数U、V来控制裂隙树形，绘制形态各异的三维裂隙分形裂隙，调节各种分形元的比例，从而达到人为控制三维裂隙分形裂隙树形的目的，并通过程序实现了LS文法绘制三维裂隙分形裂隙的参数化设计，仿真模拟了隧道工程区的三维裂隙。

主权项

一种基于分形算法的区域地质体岩体裂隙模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据隧道围岩属性划分不同区域：在隧道路线设计图中，含隧道起始点里程L0，坐标(x0,y0,z0)，隧道终止里程Ln，坐标(xn,yn,zn)，中间部分隧道路线各节点里程值为L1，L2，L3，…，Ln‑1，坐标为(x1,y1,z1)，(x2,y2,z2)，(x3,y3,z3)，…，(xn‑1,yn‑1,zn‑1)；隧道整体区域以隧道不同的围岩属性信息分为不同的里程信息l0，l2，l3，…，lm首先根据里程信息计算不同里程分界点的三维坐标(xi,yi,zi)(0<i<m)：xi＝xj+(xj+1‑xj)·(li‑Lj)/(Lj+1‑Lj)(Lj<li<Lj+1) (0<i<m,0<j<n)，yi＝yj+(yj+1‑yj)·(li‑Lj)/(Lj+1‑Lj)(Lj<li<Lj+1) (0<i<m,0<j<n)，zi＝zj+(zj+1‑zj)·(li‑Lj)/(Lj+1‑Lj)(Lj<li<Lj+1) (0<i<m,0<j<n)；步骤二、根据不同区域的围岩属性信息计算此区域分形深度：隧道围岩属性根据破碎程度及岩性分为5级，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；步骤三、确定三维裂隙LS文法结构：将绘图的每一时刻状态定义为当前位置矢量T，与前进方向a的集合(T、a)，方向a共包括裂隙生长的倾向α和倾角β两部分；根据实际工程中裂隙的调查统计结果，定义岩体裂隙的三种生长方式：P1:F→F[+F]F[‑F]F；P2:F→F[+F]F[‑F[+F]]；P3:F→FF[‑F+F+F]+[+F‑F‑F]；步骤四、重取样生成的三维模拟裂隙：对整体区域工程区地质体有限元化，然后判断生成的分形裂隙节点是否在细化的有限元单元内部，若在内部，则保留该分形单元节点，若不在内部则去除该裂隙节点。