生成含层理岩石的矿物晶体模型的方法技术

本发明专利技术涉及岩石层理领域，具体涉及一种生成含层理岩石的矿物晶体模型的方法，实现了快速模拟随机分布的由矿物晶体构成的层理结构，并且极大地的缩减计算模型中颗粒的数量，提高计算效率。技术方案包括：对含层理岩石的矿物晶体进行结构观测与统计，确定所述矿物晶体种类、粒径以及含量，并同时确定所述矿物晶体层理结构宽度及其分布规律、以及空间分布特征；根据观测与统计的结果在指定区域生成单一块体；将单一块体划分为层理区和非层理区，根据层理区的矿物晶体粒径大小生成第一矿物晶体模型；根据非层理区的矿物晶体最大粒径大小生成第二矿物晶体模型。本发明专利技术适用于快速模拟随机分布的由矿物晶体构成的层理岩石结构。机分布的由矿物晶体构成的层理岩石结构。机分布的由矿物晶体构成的层理岩石结构。

【技术实现步骤摘要】
生成含层理岩石的矿物晶体模型的方法


[0001]本专利技术涉及岩石层理结构研究领域，具体涉及一种生成含层理岩石的矿物晶体模型的方法。

技术介绍

[0002]岩石是由多种矿物颗粒胶结而成的复杂地质材料，表现出明显的不连续性、非均质、各向异性等特征。而传统的数值模拟方法，如有限元法、有限差分法等，采用弹性或弹塑性本构模型模拟岩石应力
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应变关系是难以准确表达岩石的高度非线性力学特征的。因此，从细观层面研究岩石的力学行为已成为大势所趋，离散元法，特别是颗粒离散元法，已成为从细观角度研究岩石宏观力学行为的主流方法。对于颗粒离散元法模拟岩石力学行为的准确性，重点在于如何生成真实合理的岩石矿物晶体模型。目前，生成含多种矿物晶体主要有以下几种方法：
[0003](1)以岩石矿物晶体最小尺寸为标准生成圆盘颗粒、球状颗粒或非圆盘/球状颗粒，利用“clump”簇团形成块状非圆形颗粒，即岩石矿物晶体模型。
[0004](2)根据矿物尺寸大小及比例的统计数据生成对应圆盘或球状颗粒，其中每个颗粒至少包含2个接触，每个接触用过颗粒形心的直线段表示，闭合的接触链将体系重新划分成多个多边形区域；生成新的晶质网格结构；将晶质网格结构进行分类用以表征不同矿物晶体。
[0005](3)先将指定区域划分成层状矿物晶体，然后再将层状矿物晶体进一步划分成小颗粒矿物晶体。
[0006]一般来说，通过上面几种方法可以生成大多数岩石矿物晶体模型。但是对于由矿物质定向形成的含层理岩石，如混合片麻岩中由黑云母形成的条纹层理结构，上述方法或是无法模拟层理结构；或是无法生成随机分布的层理岩石；或是采用簇团方法生成层理结构，但矿物晶体颗粒过多，大大影响计算效率。因此，有必要提出一种新的生成含层理岩石的矿物晶体模型，以便快速模拟随机分布的由小粒径矿物晶体构成的层理结构，并且需要大量缩减颗粒数量以提高计算效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种生成含层理岩石的矿物晶体模型的方法，实现了快速模拟随机分布的由矿物晶体构成的层理结构，并且极大地的缩减计算模型中颗粒的数量，提高计算效率。
[0008]本专利技术采取如下技术方案实现上述目的，生成含层理岩石的矿物晶体模型的方法，包括：
[0009]步骤1、对含层理岩石的矿物晶体进行结构观测与统计，确定所述矿物晶体种类、粒径以及含量，并同时确定所述矿物晶体层理结构宽度及其分布规律、以及空间分布特征；
[0010]步骤2、根据观测与统计的结果在指定区域生成单一块体；
[0011]步骤3、将单一块体划分为层理区和非层理区，所述层理区为组成层理结构的矿物晶体占据的区域，所述非层理区为其他矿物晶体占据的区域；
[0012]步骤4、根据层理区的矿物晶体粒径大小对层理区的矿物晶体进行划分，生成第一矿物晶体模型；
[0013]步骤5、根据非层理区的矿物晶体最大粒径对第一矿物晶体模型中的非层理区进行划分，生成第二矿物晶体模型。
[0014]进一步的是，若非层理区包含多种矿物晶体种类，则还包括：
[0015]步骤6、在第二矿物晶体模型中，根据第一粒径对非层理区最大粒径的矿物晶体块体进行遍历并划分，生成第三矿物晶体模型，所述第一粒径小于最大粒径；
[0016]步骤7、在第三矿物晶体模型中，根据第二粒径对非层理区第一粒径的矿物晶体块体进行遍历并划分，生成第四矿物晶体模型，所述第二粒径小于第一粒径，直至生成包含所有矿物晶体种类的矿物晶体模型。
[0017]进一步的是，步骤6中，生成第三矿物晶体模型的具体方法包括：
[0018]基于FISH语言编写随机分布点坐标，当点坐标位于最大粒径的矿物晶体块体中时，对最大粒径的矿物晶体块体采用Voronoi块体划分方法进行二次划分，边长取第一粒径大小，待剩余的最大粒径矿物晶体面积或体积达到设定面积或体积时，则生成的模型即为第三矿物晶体模型。
[0019]进一步的是，步骤1中，所述层理结构为连续结构，即同一空间位置的层理结构贯穿整个岩石结构；对于层理结构，根据其宽度分布特征、角度分布特征及空间分布特征，基于FISH语言编写相关函数，计算CRACK命令或JSET命令需要的参数。
[0020]进一步的是，步骤3中，将单一块体划分为层理区和非层理区的具体方法包括：
[0021]根据层理结构统计特征，基于FISH语言确定层理结构的宽度、空间位置及其体积或面积，并采用CRACK命令或JSET命令切割单一块体，将单一块体分成层理区和非层理区。
[0022]进一步的是，步骤1中，层理结构宽度分布特征及其空间分布特征为UDEC或3DEC软件自带的分布特征或基于FISH语言编写的特定分布特征。
[0023]进一步的是，步骤4中，生成第一矿物晶体模型的具体方法包括：根据层理区的矿物晶体粒径大小，对层理区矿物晶体采用Voronoi块体划分方法生成相应的矿物晶体模型，即第一矿物晶体模型。
[0024]进一步的是，步骤5中，生成第二矿物晶体模型的具体方法包括：根据非层理区的矿物晶体最大粒径对第一矿物晶体模型中的非层理区的矿物晶体采用Voronoi块体划分方法进行划分，生成第二矿物晶体模型。
[0025]本专利技术单一块体划分为层理区和非层理区，先对层理区的矿物晶体进行划分，再对非层理区的矿物晶体进行划分，对非层理区的矿物晶体进行划分时按照粒径由大到小依次划分生成，并且较小粒径的矿物晶体均由较大粒径矿物晶体遍历生成，实现了快速模拟随机分布的由矿物晶体构成的层理结构，并且极大地的缩减计算模型中颗粒的数量，提高计算效率。
附图说明
[0026]图1为本专利技术流程图；
[0027]图2是按指定区域生成的单一块体；
[0028]图3是层理区和非层理区块体；
[0029]图4是层理区黑云母矿物晶体模型；
[0030]图5是非层理区碱性长石晶体模型；
[0031]图6是非层理区碱性长石晶体和石英晶体模型；
[0032]图7是含层理结构的混合片麻岩矿物晶体模型；
[0033]图中标记为：1为指定区域、2为层理结构块体、3为非层理结构块体、4为黑云母晶体、5为碱性长石晶体、6为石英晶体。
具体实施方式
[0034]本专利技术生成含层理岩石的矿物晶体模型的方法，包括：
[0035]步骤1、对含层理岩石的矿物晶体进行结构观测与统计，确定所述矿物晶体种类、粒径以及含量，并同时确定所述矿物晶体层理结构宽度及其分布规律、以及空间分布特征；
[0036]步骤2、根据观测与统计的结果在指定区域生成单一块体；
[0037]步骤3、将单一块体划分为层理区和非层理区，所述层理区为组成层理结构的矿物晶体占据的区域，所述非层理区为其他矿物晶体占据的区域；
[0038]步骤4、根据层理区的矿物晶体粒径大小对层理区的矿物晶体进行划分，生成第一矿物晶体模型；
[0039]步骤5、根据非层理区的矿物晶体最大粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.生成含层理岩石的矿物晶体模型的方法，其特征在于，包括：步骤1、对含层理岩石的矿物晶体进行结构观测与统计，确定所述矿物晶体种类、粒径以及含量，并同时确定所述矿物晶体层理结构宽度及其分布规律、以及空间分布特征；步骤2、根据观测与统计的结果在指定区域生成单一块体；步骤3、将单一块体划分为层理区和非层理区，所述层理区为组成层理结构的矿物晶体占据的区域，所述非层理区为其他矿物晶体占据的区域；步骤4、根据层理区的矿物晶体粒径大小对层理区的矿物晶体进行划分，生成第一矿物晶体模型；步骤5、根据非层理区的矿物晶体最大粒径对第一矿物晶体模型中的非层理区进行划分，生成第二矿物晶体模型。2.根据权利要求1所述的生成含层理岩石的矿物晶体模型的方法，其特征在于，若非层理区包含多种矿物晶体种类，则还包括：步骤6、在第二矿物晶体模型中，根据第一粒径对非层理区最大粒径的矿物晶体块体进行遍历并划分，生成第三矿物晶体模型，所述第一粒径小于最大粒径；步骤7、在第三矿物晶体模型中，根据第二粒径对非层理区第一粒径的矿物晶体块体进行遍历并划分，生成第四矿物晶体模型，所述第二粒径小于第一粒径，直至生成包含所有矿物晶体种类的矿物晶体模型。3.根据权利要求2所述的生成含层理岩石的矿物晶体模型的方法，其特征在于，步骤6中，生成第三矿物晶体模型的具体方法包括：基于FISH语言编写随机分布点坐标，当点坐标位于最大粒径的矿物晶体块体中时，对最大粒径的矿物晶体块体采用Voronoi块体划分方法进行二次划分，边长取第一粒径大小，待剩余的最大粒径矿物晶体面积或体积达到设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙博，杨怀德，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：