岩石块体有限性与可动性判定方法、装置、介质及设备制造方法及图纸

公开了一种岩石块体有限性与可动性判定方法、装置、介质及设备，属于岩石力学数值分析技术领域。该方法包括：获取待判定岩石块体的节理锥的判别矩阵；根据节理锥的判别矩阵进行识别，得到待判定岩石块体的非空节理锥；非空节理锥与临空面组合，形成待判定岩石块体的块体锥；通过运算，得到待判定岩石块体的块体锥的判定矩阵；根据待判定岩石块体的块体锥是否为空集，判断得到待判定岩石块体的有限性与可动性。该装置、介质及设备能够用于实现该方法。其采用区间数表达结构面的倾向和倾角，进而采用区间向量表达结构面的法向矢量，从而在矢量运算方法中采用区间矢量的形式进行运算从而形成判定矩阵，对块体的有限性和可动性进行判断，结果更加准确。结果更加准确。结果更加准确。

【技术实现步骤摘要】
岩石块体有限性与可动性判定方法、装置、介质及设备


[0001]本专利技术涉及岩石力学数值分析
，特别是涉及一种岩石块体有限性与可动性判定方法、装置、介质及设备。

技术介绍

[0002]在岩体中发育有不同成因、不同规模和不同产状的结构面，因结构面切割而形成的块体问题常常构成岩体工程开挖稳定性评价及支护处理的主要问题，在岩体工程(包括边坡与地下洞室等)方案论证及支护设计中占据重要位置。长期以来，关于块体稳定性分析主要是针对四面体楔形体等简单形状条件下的分析，对复杂形状块体则只能采用简化方式处理。石根华(1977)和R.E.Goodman建立的块体理论，是对岩体块体稳定性分析方法的重大突破。经过30多年的发展，基于块体理论的岩石块体稳定性分析方法已成为裂隙岩体稳定性分析中的重要方法。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种岩石块体有限性与可动性判定方法、装置、介质及设备，其能够使得对待判定岩石块体有限性与可动性判定更加准确，从而更加适于实用。
[0004]为了达到上述第一个目的，本专利技术提供的岩石块体有限性与可动性判定方法的技术方案如下：
[0005]本专利技术提供的岩石块体有限性与可动性判定方法包括以下步骤：
[0006]获取待判定岩石块体的节理锥的判别矩阵；
[0007]根据所述待判定岩石块体的节理锥的判别矩阵进行识别，得到所述待判定岩石块体的非空节理锥；
[0008]所述待判定岩石块体的非空节理锥与所述待判定岩石块体的临空面组合，形成所述待判定岩石块体的块体锥；
[0009]根据所述待判定岩石块体的块体锥，通过运算，得到所述待判定岩石块体的块体锥的判定矩阵；
[0010]根据所述待判定岩石块体的块体锥是否为空集，判断得到所述待判定岩石块体的有限性与可动性，其中，当所述待判定岩石块体的块体锥为空集时，判定所述待判定岩石块体为有限的、可动块体；当所述待判定岩石块体的块体锥为非空集时，判定所述待判定岩石块体为不可动块体。
[0011]本专利技术提供的岩石块体有限性与可动性判定方法还可采用以下技术措施进一步实现。
[0012]作为优选，所述获取待判定岩石块体的节理锥的判别矩阵具体包括以下步骤：
[0013]设待判定岩石块体节理锥JP有n组结构面，记各组优势结构面P
i
的倾向和倾角分别为Α
i
和B
i
，Α
i
和B
i
为区间数
[0014][0015][0016]其中，α
i
＝α
i
‑
Δα
i
，β
i
＝β
i
‑
Δβ
i
，α
i
和β
i
分别为优势结构面组P
i
的中心矢量倾向和倾角，Δα
i
和Δβ
i
分别为结构面组P
i
倾向和倾角的变动幅值；
[0017]记P
i
向上的法向矢量为
[0018][0019]记各结构面之间的交棱线，即棱矢量为
[0020][0021]交棱线棱矢量的总数为
[0022]计算方向参量形成方向参量矩阵
[0023][0024]式中，符号函数其中为一区间数，则有
[0025][0026]形成待判定岩石块体节理锥JP符号编号矩阵[D][0027][0028]根据所述待判定岩石块体节理锥JP符号编号矩阵[D]，建立待判定岩石块体节理锥JP的判别矩阵[T][0029][0030]作为优选，所述形成待判定岩石块体节理锥JP符号编号矩阵[D]的步骤过程中，D(P
i
)的赋值方法为，当所述待判定岩石块体节理锥JP在结构面P
i
的上方则D(P
i
)＝1，当待判定岩石块体节理锥在结构面P
i
的下方则D(P
i
)＝
‑
1。
[0031]作为优选，根据所述待判定岩石块体节理锥JP的判别矩阵[T]，对所述判别矩阵相应的行元素判别的行元素是否为真实棱的具体方法为：
[0032][0033]作为优选，所述根据所述待判定岩石块体节理锥JP是否为空集的具体方法为，判别矩阵[T]中只要有一条棱是该节理锥JP的真实棱，则说明JP为非空集；若各棱皆非JP的真实棱，则该JP为空集。
[0034]作为优选，将非空节理锥JP与待判定岩石块体的临空面组合，形成块体锥BP；按照形成节理锥JP的判定矩阵的计算步骤形成待判定岩石块体的块体锥BP的判定矩阵。
[0035]作为优选，所述根据所述待判定岩石块体的块体锥是否为空集，判断得到所述待判定岩石块体的有限性与可动性，其中，当所述待判定岩石块体的块体锥为空集时，判定所述待判定岩石块体为有限的、可动块体；当所述待判定岩石块体的块体锥为非空集时，判定所述待判定岩石块体为不可动块体的步骤过程中，所述待判定岩石块体的块体锥为空集或者非空集的判定方法包括以下步骤：
[0036]通过对待判定岩石块体块体锥BP的判别矩阵[T]的判别，若所述待判定岩石块体块体锥BP的判别矩阵[T]至少有一条棱是待判定岩石块体块体锥BP的真实棱，则所述待判定岩石块体的块体锥BP为非空集；若所述待判定岩石块体的块体锥BP的判别矩阵[T]各棱皆非所述待判定岩石块体的块体锥BP的真实棱，则所述待判定岩石块体的块体锥BP为空集。
[0037]作为优选，所述根据所述待判定岩石块体的块体锥是否为空集，判断得到所述待判定岩石块体的有限性与可动性，其中，当所述待判定岩石块体的块体锥为空集时，判定所述待判定岩石块体为有限的、可动块体；当所述待判定岩石块体的块体锥为非空集时，判定所述待判定岩石块体为不可动块体的步骤之后，还包括输出所述待判定岩石块体有限性与可动性判定结论的步骤，其中，当所述待判定岩石块体的块体锥为空集时，判定所述待判定岩石块体为有限的、可动块体，输出结果为0；当所述待判定岩石块体的块体锥为非空集时，判定所述待判定岩石块体为不可动块体，输出结果为1。
[0038]为了达到上述第二个目的，本专利技术提供的岩石块体有限性与可动性判定装置的技术方案如下：
[0039]本专利技术提供的岩石块体有限性与可动性判定装置包括：
[0040]判别矩阵获取模块，用于获取待判定岩石块体的节理锥的判别矩阵；
[0041]判别矩阵识别模块，用于根据所述待判定岩石块体的节理锥的判别矩阵进行识别，得到所述待判定岩石块体的非空节理锥；
[0042]块体锥形成模块，用于所述待判定岩石块体的非空节理锥与所述待判定岩石块体的临空面组合，形成所述待判定岩石块体的块体锥；
[0043]运算模块，用于根据所述待判定岩石块体的块体锥，通过运算，得到所述待判定岩石块体的块体锥的判定矩阵；
[0044]判定模块，用于根据所述待判定岩石块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩石块体有限性与可动性判定方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待判定岩石块体的节理锥的判别矩阵；根据所述待判定岩石块体的节理锥的判别矩阵进行识别，得到所述待判定岩石块体的非空节理锥；所述待判定岩石块体的非空节理锥与所述待判定岩石块体的临空面组合，形成所述待判定岩石块体的块体锥；根据所述待判定岩石块体的块体锥，通过运算，得到所述待判定岩石块体的块体锥的判定矩阵；根据所述待判定岩石块体的块体锥是否为空集，判断得到所述待判定岩石块体的有限性与可动性，其中，当所述待判定岩石块体的块体锥为空集时，判定所述待判定岩石块体为有限的、可动块体；当所述待判定岩石块体的块体锥为非空集时，判定所述待判定岩石块体为不可动块体。2.根据权利要求1所述的岩石块体有限性与可动性判定方法，其特征在于，所述获取待判定岩石块体的节理锥的判别矩阵具体包括以下步骤：设待判定岩石块体节理锥JP有n组结构面，记各组优势结构面P
i
的倾向和倾角分别为Α
i
和B
i
，Α
i
和B
i
为区间数为区间数其中，α
i
＝α
i
‑
Δα
i
，β
i
＝β
i
‑
Δβ
i
，α
i
和β
i
分别为优势结构面组P
i
的中心矢量倾向和倾角，Δα
i
和Δβ
i
分别为结构面组P
i
倾向和倾角的变动幅值；记P
i
向上的法向矢量为向上的法向矢量为记各结构面之间的交棱线，即棱矢量为记各结构面之间的交棱线，即棱矢量为交棱线棱矢量的总数为计算方向参量形成方向参量矩阵形成方向参量矩阵式中，符号函数其中为一区间数，则有
形成待判定岩石块体节理锥JP符号编号矩阵[D]根据所述待判定岩石块体节理锥JP符号编号矩阵[D]，建立待判定岩石块体节理锥JP的判别矩阵[T]3.根据权利要求2所述的岩石块体有限性与可动性判定方法，其特征在于，所述形成待判定岩石块体节理锥JP符号编号矩阵[D]的步骤过程中，D(P
i
)的赋值方法为，当所述待判定岩石块体节理锥JP在结构面P
i
的上方则D(P
i
)＝1，当待判定岩石块体节理锥在结构面P
i
的下方则D(P
i
)＝
‑
1。4.根据权利要求2所述的岩石块体有限性与可动性判定方法，其特征在于，根据所述待判定岩石块体节理锥JP的判别矩阵[T]，对所述判别矩阵相应的行元素判别的行元素是否为真实棱的具体方法为：5.根据权利要求2所述的岩石块体有限性与可动性判定方法，其特征在于，根据所述待判定岩石块体节理锥JP是否为空集的具体方法为，判别矩阵[T]中只要有一条棱是该节理锥JP的真实棱，则说明JP为非空集；若各棱皆非JP的真实棱，则该JP为空集。6.根据权利要求2所述的岩石块体有限性与可动性判定方法，其特征在于，将非空节理锥JP与待判定...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢波，徐栋栋，朱杰兵，汪斌，胡伟，朱瑜劼，刘小红，曾平，王复兴，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：