[发明专利]一种基于图论的裂隙网络连通性及渗流计算的方法

摘要

本发明公开了一种基于图论的裂隙网络连通性及渗流计算的方法，其具体步骤为：A、二维裂隙网络中裂隙迹长的确定；B、二维裂隙网络中裂隙方向的确定；C、生成二维裂隙网络图；D、生成二维裂隙网络的一级连通图；E、生成二维裂隙网络的二级连通图；F、计算二维裂隙网络的渗流情况。本发明可模拟出不同裂隙参数下，岩体裂隙的连通性及渗流特性，从而便于在工程实践中采集岩样得出该处岩体的参数分布，即可得出该处岩体的渗流情况，为工程实践的实施提供理论支撑。

主权项

1.一种基于图论的裂隙网络连通性及渗流计算的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：A、二维裂隙网络裂隙迹长的确定：在二维裂隙网络中裂隙以迹线线段表示，裂隙迹长采用负指数分布或对数正态分布；B、二维裂隙网络裂隙方向的确定；裂隙方向采用Fisher分布，Fisher分布的概率密度函数为：式中：φ为与平均方向的偏差，k为Fisher常数或分散因子，对每一条要产生的裂隙，随机从Fisher分布中取出的φ值，加到平均裂隙方向θ即得到裂隙方向；C、生成二维裂隙网络图：裂隙由中心点(x₀,y₀)、迹长l、θ角3个参数确定，迹线线段的端点坐标为在设定的模拟区域内，迹线中心点服从均匀分布，中心点的个数由该区域裂隙的密度决定，裂隙条数依据其密度服从泊松分布，长度为迹长l，方向由θ角确定，θ角定义为自x轴逆时针旋转至迹线线段的角度；将生成的裂隙超出模拟区域边界的部分去除，通过Monte Carlo随机模拟方法生成该模拟区域的二维裂隙网络图；D、生成二维裂隙网络的一级连通图：将二维裂隙网络图视作无向图，以无向图顶点表示裂隙，两个顶点间是否相连表示两条裂隙是否相交即是否有节点，通过无向图的邻接矩阵建立二维裂隙网络图的数据结构；将与模拟区域的左侧边界相交的裂隙组A找出，然后找寻出与上述裂隙组A相交的裂隙组B，重复本步骤的上述过程，直至找出与模拟区域的右侧边界相交的裂隙组N，最终得出模拟区域的左侧边界、裂隙组A、裂隙组B…裂隙组N及模拟区域的右侧边界组成一级连通路径的各个裂隙，将无节点的裂隙删除，得出二维裂隙网络的一级连通图；E、生成二维裂隙网络的二级连通图：将步骤D得出的一级连通图加入上下边界，计算裂隙之间以及裂隙与边界之间的交点，通过树裁剪算法依次删除裂隙网络中仅具有单个节点的裂隙，直至剩余裂隙至少具有两个节点，得出二级连通图；F、计算二维裂隙网络的渗流情况：裂隙的导水系数采用对数正态分布，通过岩体裂隙渗流的立方定律和渗流连续性方程，建立裂隙网络的单相的、完全饱和的、稳定的渗流模型；左边界和右边界与裂隙相交的节点为边界节点，裂隙之间相交的节点为内部节点，边界节点的水头为已知，内部节点的水头为未知，采用裂隙网络的渗流模型在给定的边界条件下，即左右边界为定水头，上下边界为隔水边界，或左右边界为定水头，上下边界为从左边界到右边界的线性变化，完成内部节点水头的计算，得出内部节点的水头及整个模拟区域总的进出流量，进而根据节点的水头分布可绘制出水头等值线图，最终得出模拟区域的渗流场变化情况。