(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210692223.3 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 中国科学院武汉岩土力学研究所 地址 430071 湖北省武汉市武昌区水果湖 街小洪山2号 (72)发明人 常柳明　崔岚　盛谦　 (74)专利代理 机构 武汉宇晨专利事务所(普通 合伙) 42001 专利代理师 余晓雪 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06N 7/00(2006.01) G06F 111/08(2020.01) (54)发明名称 基于离散元的裂隙岩体建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于离散元的裂隙岩体 建模方法， 包括： a） 统计并获取工程岩体节理裂 隙分布的密度和岩体节理裂隙分布的产状； b） 建 立离散元颗 粒模型； c） 构建含有岩体节理裂隙分 布的密度和岩体节理裂隙分布的产状的模 型； d） 将含有岩体节理裂隙分布的密度和岩体节理裂 隙分布的产状的模型按照PFC2D内置的FISH语言 格式生成字符串语句， 并将该字符串语句写入特 定的txt文件； e） 完成对离散裂隙网络的建立； f） 建立含节理裂隙的离散元颗粒模 型。 本发明实现 了将MATLAB中生成的节理裂隙产状信息导入 PFC2D， 重构了岩体的随机节理裂隙模型， 为后续 的裂隙岩体物理力学特性研究和裂隙岩体渗流 特性研究创造条件。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115203900 A 2022.10.18 CN 115203900 A 1.一种基于离散元的裂隙岩体建模方法， 其特征在于： 所述基于离散元的裂隙岩体建 模方法包括以下步骤： a） 根据实际工程地质勘测结果， 统计并获取工程岩体节理裂隙分布的密度和岩体节 理 裂隙分布的产状； b） 利用PFC2D在所需范围内生成离 散颗粒， 建立离 散元颗粒模型； c） 利用MATLAB软件直接生成编 写程序的功能， 利用Monto ‑Carlo方法生成随机数， 根据 步骤a） 所得到的工程岩 体节理裂隙分布的密度和岩 体节理裂隙分布的产状， 选择合适的概 率分布函数， 构建含有岩体节理裂隙分布的密度和岩体节理裂隙分布的产状的模型； d） 通过MATLAB循环语句将步骤c） 获取得到的含有岩体节理裂 隙分布的密度和岩体节 理裂隙分布的产状的模型按照PFC2D内置的FISH语言格式生成字符串语句， 并将该字符串 语句写入特定的txt文件； e） 将所述步骤d） 中特定的txt文件导入PFC2D中， 回调所述步骤b） 中建立的离散元颗粒 模型， 运行步骤d） 中所生成的特定的txt文件， 并在PFC2D中完成对离 散裂隙网络的建立； f） 通过PFC2D内置的DFN子程序更新节理接触的属性， 建立含节理裂隙的离散元颗粒模 型。 2.根据权利要求1所述的基于离散元的裂隙岩体建模方法， 其特征在于： 所述步骤a） 的 具体实现方式是： 通过对工程现场进行分区钻孔勘测和无人机摄影与图像识别技术， 对岩 体节理裂隙进行数理统计， 统计岩体节理裂隙分布的密度和岩体节理裂隙分布的产状， 所 述岩体节理裂隙分布的产状包括节理倾角和节理迹 长。 3.根据权利要求2所述的基于离散元的裂隙岩体建模方法， 其特征在于： 所述步骤b） 的 具体实现方式是： 利用PFC2D软件内置的FISH语言编写程序， 选择合适的颗粒尺寸， 在设定 的范围内按照一定的孔隙率 随机生成颗粒， 建立离散元颗粒模型， 同时根据岩石宏观力学 参数， 选取合适的接触模型， 再对PFC2D中细观力学参数进行标定， 使所述离散元颗粒模型 的力学性质与岩石宏观力学性质相匹配， 并保存 模型。 4.根据权利要求3所述的基于离散元的裂隙岩体建模方法， 其特征在于： 所述步骤c） 的 具体实现方式是： 利用MATLAB软件直接生成编写程序的功能， 利用Monto ‑Carlo方法生 成随 机数， 选取合适的概率分布函数， 根据工程现场统计的岩 体节理裂隙分布的密度， 创建包含 岩体节理裂隙的中心点位置、 节理倾角以及节理迹长的数组， 并利用MATLAB内置的PLOT显 示函数， 用不同颜色的线段显示所生成的节理裂隙。 5.根据权利要求4所述的基于离散元的裂隙岩体建模方法， 其特征在于： 所述步骤c） 中 的概率分布函数 是均匀分布函数、 正态分布函数、 对数正态分布函数或weibul l分布函数。 6.根据权利要求5所述的基于离散元的裂隙岩体建模方法， 其特征在于： 所述步骤d） 的 具体实现方式是： 利用MATLAB软件直接生成编写程序的功能， 利用循环语句依次提取数组 中的节理裂隙中心 点坐标、 节理倾角和节理迹长数据， 将提取的数据按照PFC2D内置的FIS H 语言格式生成创建离散裂隙网络 （DFN） 的字符串语句， 创建一个新的txt文件， 并将生成的 字符串语句写入该txt文件中。 7.根据权利要求6所述的基于离散元的裂隙岩体建模方法， 其特征在于： 所述步骤e） 的 具体实现方式是： 将所述步骤d） 中的txt文件导入PFC2D中， 回调所述步骤b） 中建立的离散 元颗粒模型， 运行所述步骤d） 生成的特定中的txt文件， 获取运行结果， 所述运行结果是随权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115203900 A 2机节理裂隙， 在离散元颗粒模型中添加随机节理裂隙， 并在PFC2D中完成对离散裂隙网络 （DFN） 的建立。 8.根据权利要求7所述的基于离散元的裂隙岩体建模方法， 其特征在于： 所述步骤f） 的 具体实现方式是： 通过PFC2D内置的DFN子程序， 把添加的离散裂隙网络进行接触更新， 把离 散裂隙网络触碰到的接触的接触模型都更新为光滑节理模型， 根据岩石节理宏观力学参 数， 对接触模型为光滑节理模型 的接触进行参数标定， 完成对含节理裂隙的离散元颗粒模 型的建立。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115203900 A 3