[发明专利]一种咬合节理岩体周期性结构模型的生成方法

摘要

本发明公开一种咬合节理岩体周期性结构模型的生成方法，包括如下步骤：现场调查实际咬合节理岩体，确定其节理密度、模拟区域范围等；根据节理密度在模拟区域内生成N个随机种子，采用随机种子生成Voronoi结构，该结构即为随机节理岩体模型；调整节理种子位置，生成与工程现场节理形态相符的节理岩体模型；由节理岩体模型生成周期性的Voronoi图形；根据节理密度对周期性Voronoi图形的内部边界进行偏移，最终得到具有周期性结构的咬合节理岩体模型。生成的周期性结构模型可以用来研究不同咬合节理形态的工程岩体的力学特性、渗流特性等性质，可以很好地为相关岩体工程研究服务，可为工程安全研究提供技术保障和理论支撑。

主权项

1.一种咬合节理岩体周期性结构模型的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对实际咬合节理岩体进行现场调查，确定其咬合节理分布形态、节理密度、节理宽度及其表征单元体积，并根据表征单元体积确定模拟区域范围R×R；(2)根据节理分布形态和节理密度在模拟区域R×R内生成N个随机种子，其中，N的值为模拟区域范围内实际柱状节理岩体的数量；采用随机种子生成Voronoi结构，该Voronoi结构即为完全随机分布的节理岩体模型，然后基于Lloyd松弛算法调整节理种子的位置、生成中心Voronoi结构，该中心Voronoi结构为与工程现场节理形态相符的节理岩体模型；(3)由上述中心Voronoi结构生成周期性的Voronoi图形：先从中心Voronoi结构中选取单元胞结构，该单元胞为自中心Voronoi结构形心位置向外扩散形成的面积为1/9(R×R)的正方形区域，所述单元胞中包含X个节理种子，将X个节理种子向周边8个区域内平移，在R×R区域内形成数量为9X的节理种子集合，将9X个节理种子在R×R的空间内进行Voronoi剖分，切割修剪形成周期性的Voronoi图形；所述切割修剪是指将9X个节理种子在R×R的空间内进行Voronoi剖分形成新的Voronoi图形后，截取出其中与单元胞结构对应位置处的Voronoi图形，即为周期性的Voronoi图形；(4)根据节理宽度对周期性Voronoi图形的内部边界进行偏移，最终得到具有周期性结构的咬合节理岩体模型。