一种考虑三维地质构造下空间变异性的裂隙岩体随机场实现方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑三维地质构造下空间变异性的裂隙岩体随机场实现方法，根据岩体区域以及岩体单元尺寸确定三维背景网格区域尺寸、各方向上背景节点数；设定三维随机场中的数学统计特征变量值；构建协方差矩阵，采用Karhunen‑Loeve级数展开法进行分解，在背景网格点处生成随机场近似值；基于岩体区域的地质构造类型，对背景网格进行空间变换操作和移动；快速选择判断背景网格点，采用形函数插值得到岩体单元的随机场值；均值回归与标准差回归调整随机场值，并赋予到岩体力学参数；判断节理单元两侧的岩体单元随机场比值大于设定阈值时，削弱节理的力学属性，作为裂隙。本发明专利技术能模拟三维地质构造下的岩体空间变异性，还可以实现裂隙的空间分布。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于岩体地质构造仿真研究领域，具体涉及一种考虑三维地质构造下空间变异性的裂隙岩体随机场实现方法。

技术介绍

1、天然岩体在形成过程中受到地质运动和应力历史的影响，相比于土体，表现出更为复杂的空间变异性。这种变异性不仅体现在岩体的力学行为上，还与其内部形成的各种裂隙面密切相关。岩体的空间变异性和裂隙面往往导致在工程建设中更高的不稳定性和不确定性，从而给地下工程、隧道建设等带来诸多挑战。正如论文《何满潮，深部软岩工程的研究进展与挑战，煤炭学报39(8)(2014)1409-1417》中所指出，地下开挖工程经常遇到天然形成裂缝的岩体，而许多工程实例表明岩体破坏更依赖于裂隙而非完整岩石。

2、岩体的主要地质构造类型包括平行倾角岩层、向斜和背斜、褶皱、断层等，这些构造类型与岩体的空间变异性展现出高度的相关性。随机场作为实现岩土体空间变异性的主要手段，受到大量科研人员的关注与应用。然而，作为三维空间体，岩体的研究大多采用简化的二维实体模型。如中国专利技术专利，名称：一种岩土体参数的旋转各向异性非平稳随机场实现方法，专利申请号：2021103623本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种考虑三维地质构造下空间变异性的裂隙岩体随机场实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的考虑三维地质构造下空间变异性的裂隙岩体随机场实现方法，其特征在于，所述步骤S1中，构建的三维背景区域D的宽度Dx、长度Dy以及高度Dz均大于岩体区域的对应尺寸，确保生成的背景网格体在步骤S4中进行变形与平移后，背景网格体仍能完全覆盖整个岩体区域。

3.根据权利要求2所述的考虑三维地质构造下空间变异性的裂隙岩体随机场实现方法，其特征在于，所述步骤S2中，

4.根据权利要求3所述的考虑三维地质构造下空间变异性的裂隙岩体随机场实现方法，其特征在于...

【技术特征摘要】

1.一种考虑三维地质构造下空间变异性的裂隙岩体随机场实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的考虑三维地质构造下空间变异性的裂隙岩体随机场实现方法，其特征在于，所述步骤s1中，构建的三维背景区域d的宽度dx、长度dy以及高度dz均大于岩体区域的对应尺寸，确保生成的背景网格体在步骤s4中进行变形与平移后，背景网格体仍能完全覆盖整个岩体区域。

3.根据权利要求2所述的考虑三维地质构造下空间变异性的裂隙岩体随机场实现方法，其特征在于，所述步骤s2中，

4.根据权利要求3所述的考虑三维地质构造下空间变异性的裂隙岩体随机场实现方法，其特征在于，所述步骤s3中，构建协方差矩阵，采用karhunen-loeve级数展开法进行分解，近似求取特征值与特征向量，求得背景网格体内各节点处的随机场值，其计算公式如(3.1)所示：

...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永涛，夏阳，宋杭天，李俊烽，毕云飞，孙冠华，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：