一种基于波数法的岩体粗糙离散裂隙网络生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于波数法的岩体粗糙离散裂隙网络生成方法，采用数字摄像方法获取自然岩体表面裂隙的正面图片；将裂隙按照中线统一旋转到水平方向，并对裂隙边界加窗平滑；选取定间距d对裂隙迹线重新插值采样，并补零到L长度；将裂隙迹线从空间域转换到波数域，在各波数上对所有裂隙的波数谱和相位谱进行拟合，得到粗糙裂隙的波数谱和相位谱分布；采用波数逆变换重构粗糙裂隙，以直线裂隙作为中心线并替换为粗糙裂隙，形成粗糙裂隙网络。本发明专利技术基于真实裂隙的波数谱分布规律，通过随机采样方法重构出与真实裂隙相似的粗糙离散裂隙网络模型，进而实现了裂隙网络建立，为岩体变形、强度及渗流规律等方面的研究工作提供了较为准确的依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于波数法的岩体粗糙离散裂隙网络生成方法
本专利技术涉及岩土力学领域，特别涉及一种基于波数法的岩体粗糙离散裂隙网络生成方法。
技术介绍
岩体是非常复杂的地质体，在漫长的地质演化过程中，历经各种地质环境因素(地应力、温度等)影响和人类工程活动，除内在各种缺陷，还赋存了大量的结构面，成为了一种非均质、非连续、各向异性的地质体。由于岩体结构面在很大程度上控制着开挖工程岩体的变形、强度及破坏规律，正确地重构岩体离散裂隙网络，对于深入研究复杂裂隙岩体的力学特性，指导边坡及地下工程岩体稳定性具有重要的应用价值。随着计算机技术和数值模拟方法的发展，裂隙网络模拟技术在岩体结构、岩体力学参数等研究中得到了广泛应用。近年来，应用蒙特卡洛技术进行节理网络模拟研究越来越受到重视。主要根据岩体结构面实测数据，通过分析结构面几何产状的分布概率模型，利用计算机图形模拟重现节理岩体的结构特征，并进行岩体变形、强度及渗流规律等方面的研究工作。研究结果表明，建立离散裂隙网络模型DFN(DiscreteFracturesNetwork)，对岩体的弹性模量、强度等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于波数法的岩体粗糙离散裂隙网络生成方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1.获取自然岩体表面裂隙的正面清晰图片，拟合图片中每一条裂隙迹线q，将裂隙迹线q旋转为近水平的裂隙迹线q′，然后对裂隙迹线q′加sigmoid函数窗，选取统一固定间距d对裂隙迹线q′重新插值；/nS2.采用波数法将裂隙迹线q′从空间域转换到波数域：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于波数法的岩体粗糙离散裂隙网络生成方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.获取自然岩体表面裂隙的正面清晰图片，拟合图片中每一条裂隙迹线q，将裂隙迹线q旋转为近水平的裂隙迹线q′，然后对裂隙迹线q′加sigmoid函数窗，选取统一固定间距d对裂隙迹线q′重新插值；
S2.采用波数法将裂隙迹线q′从空间域转换到波数域：



其中，F[k]为空间频率谱，N为裂隙迹线上的点数量，f[n]为裂隙迹线上各点的y坐标，i为复数标识；
设定波数谱Dn和相位谱An分别为：






式中，real表示复数实部，imag表示复数虚部；
S3.选取拟合函数，在各波数上对所有裂隙的波数谱进行拟合，得到粗糙裂隙的波数谱分布；同时，选取拟合函数，在各波数上对所有裂隙的相位谱进行拟合，得到粗糙裂隙的相位谱分布；
S4.利用蒙特卡洛方法随机生成直线离散裂隙网络，以各直线裂隙作为新裂隙的中心线，直线的两端作为起点和终点，根据步骤S3中得到的波数谱分布和相位谱分布，随机采样生成粗糙裂隙的相位谱A′n和波数谱D′n，由随机生成的D′n和A′n，得到新的F′[k]，利用波数逆变换公式对F′[k]进行逆变换，得到随机粗糙裂隙fnew[n]，并替换直线裂隙。


2.根据权利要求1所述的一种基于波数法的岩体粗糙离散裂隙网络生成方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下子步骤：
S101.获取自然岩体表面裂隙的正面清晰图片；
S102.利用直线方程和最小二乘法拟合图片中每一条裂隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：周靖人，刘飞跃，魏炯，李艳玲，裴亮，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51