岩体结构面网络模拟简略步奏

4.3.结构面迹线测试方法结构面迹线长是描述结构面延伸程度、分布规模的重要参数，也是岩体工程稳定性分析的重要参数之一。

由于各类结构面迹线往往是随机分布的，通常的做法是，通过抽样测试和统计分析，确定其分布模型和特征参数，再模拟出工程开挖面的迹线分布网络，可为岩体工程的选址、开挖、支护和稳定性分析提供重要依据。

目前国内外常用的迹线抽样测试方法有测线法和统计窗法。

下面分别介绍这两种方法任期统计分析结果。

4.3.1. 测线法(Prist 1981)在岩体临空面上(工程围岩表面、岩体露头等)布置测线(取样线)，逐条量测那些与测线相交的迹线长度和产状。

由于抽样测试面的限制，测出的可能是全迹线长度，也可能是半迹线的长度，还可能是未见迹线两端点的部分迹线长度，如图4.7所示。

为便于统计分析，首先明确各各迹线的定义及其测取范围。

即：图4.7 结构面迹线的测线测试法(1)结构面迹线长度l ：结构面与临空而交线的实际长度．即那些两端点均位于临空面内的迹线长度；(2)平均迹线长度l ：同一组结构面实际迹线长度的平均值；(3)结构面迹线端点：迹线的消失或中止点；(4)迹线端点密度μ：平均迹线长度的倒数，1lμ=； (5)半迹线长度h l ：测线与迹线交点至迹线一端点的距离；(6)删截半迹线长度x l ：测线与迹线交点至删截线与迹线交点之间的距离。

其中，删截线为在测试面上与测线平行的辅线。

通过统计分析得到各种类迹线平均长度与迹线长度期望值的关系，由测到的平均值就可以由下列公式估计样本所在区域迹线的平均值。

迹线长度倒数样本均值μ和方差σ与测试平均值g μ的关系：21g μσμμ=+ （4.8）删截半迹线长度倒数测试平均值1xl 与迹线长度（倒数）样本均值μ和方差σ的关系： 1ln()x n r l nμ-=- （当迹线长度为负指数分布时） （4.9）x μ= （当迹线长度为正态分布时） （4.10）式中，n 和r 分别为半迹线长度和删截半迹线长度的样本数。

岩体结构面面密度的数字化统计方法及其应用郑健;章杨松;李晓昭;石杏喜【摘要】岩体结构面密度是结构面三维网络模拟的基本参数,一般是在现场通过测窗法人工记录、统计计算得到,效率较低,易出错.为此,提出了一种可以由计算机完成结构面面密度统计估算的数字化方法.该方法主要包括三个步骤:建立结构面迹线及露头面三维数字模型(简称迹线三维模型);自动布置数字化矩形及圆形测窗;基于数字化测窗自动计算结构面面密度.将其应用于甘肃北山调查区域,验证了Mauldon 估算理论的准确性,发现以双参数负指数分布函数拟合面密度分布一般具有良好的效果.实践证明,该数字化统计方法可高效准确地完成大量结构面面密度的统计工作,有很好的应用前景.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2015(042)006【总页数】6页(P80-85)【关键词】结构面面密度;迹线三维模型;数字化测窗;自动化统计与估算;双参数负指数分布【作者】郑健;章杨松;李晓昭;石杏喜【作者单位】南京理工大学土木工程系,江苏南京210094;南京理工大学土木工程系,江苏南京210094;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210093;南京理工大学土木工程系,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TU457岩体结构面是控制岩体强弱和稳定的主要因素，在工程和理论研究中对岩体结构面进行统计和分析尤为重要。

岩体结构面密度可表征结构面分布特征，是其三维网络模拟的基本参数。

结构面密度在不同空间维度上，有不同定义方式，一般分为线密度、面密度、体密度［1］，其间在一定条件下可相互转换［2］。

其中，面密度定义为单位面积岩体内所包含结构面迹线中点数，或定义为单位面积内所有结构面长度之和［3］，本文面密度采用第一种定义。

传统的获取结构面信息的方法包括测线法及测窗法，其测量及记录依靠人工进行。

近年来，应用三维激光扫描技术及近景摄影测量技术获取结构面信息的研究也得到了发展［4～7］。

岩体结构面网络模拟技术研究进展贾洪彪　唐辉明　刘佑荣(中国地质大学工程学院,湖北武汉,430074)摘　要:主要介绍了岩体结构面网络模拟技术的研究进展。

通过近期的研究,结构面网络模拟技术得到了进一步的完善与发展,特别是三维模拟技术的出现使岩体结构面网络模拟技术更加实用,表现出比二维模拟更大的优势,可以较好地解决空间岩体力学问题,具有良好的应用前景。

关键词:岩体;结构面网络;网络模拟技术;进展中图分类号:P611;P595 文献标识码:A 文章编号:1000-7849(2001)01-0105-04 岩体结构面网络模拟是根据结构面发育具有随机性的特征,依据统计学原理,采用M onte Ca rlo随机模拟方法在计算机上进行模拟。

这一技术发展至今,已有近20年的历史,对岩体力学的研究、发展及工程应用起到了很大的推动作用[1]。

通过模拟,可以由局部到整体、“由表及里”,了解在一般情况下难以观察、测量到的岩体内部结构面的发育情况,确定岩体的结构特征。

它被积极地运用到工程实践中,有效地解决了一系列与工程岩体结构性质有关的问题。

多年来,很多学者对它进行了认真、细致的研究,使之不断发展与完善。

现将近期研究的主要进展介绍如下。

1　三维模拟在以往的研究中,重点是进行岩体结构面网络的二维模拟。

近年来,结构面网络三维模拟的研究得到了重视与发展[2]。

1.1　三维模拟的优势岩体结构面网络三维模拟与二维模拟相比有着明显的优势。

主要体现在以下几个方面:①三维网络图具有空间立体感,对工程岩体问题的判断更客观、全面;②在二维模拟的同一地点各方向的网络图中,各条结构面难以一一对应。

而在通过三维网络图自动生成的各切面图中,结构面能一一对应,可以组合成各种空间模型;③三维模拟可以很好地解决空间问题,如地下洞室围岩的滑移、垮落;岩质边坡的崩塌等问题。

1.2　三维模拟的方法岩体结构面网络三维模拟的具体步骤如下。

(1)结构面的野外采样　这是保证模拟精度的重要环节,只有按统计学的要求量测到一定数量的结构面,才能进行有效的模拟。

岩体结构面网络模拟的工程应用一、结构面网络模拟的简介1、结构面概念结构面作为组成岩体基本单元之一，它是岩体结构的薄弱环节。

结构面相互之间的组合、交切和围限情况则控制着岩块的形态和规模。

因此，在岩体的两大基本组成单元之中，结构面在岩体的力学性质中起着决定性的控制作用，是影响岩体强度和变形的主要因素。

从而，对结构面的研究在岩体结构研究领域显得非常重要且十分有意义。

在漫长的地质历史演变过程中，岩体受到了多期构造应力场的长期作用，使得结构面的分布具有随机性、形态具有多样性、空间组合具有复杂性。

而目前的地质勘察手段仅仅只能采取到岩体天然或人工露头面出露的有限结构面样本数据。

如何利用有限的样本数据，实现岩体内部结构的显示是当前岩体力学研究的热点。

随着计算机技术的迅速发展，各种模拟岩体结构面网络的技术逐步发展起来，并开始探讨其在实际工程中的应用。

通过对岩体结构面三维网络的计算机模拟技术的学习。

了解到通过对岩体露头进行勘测，采取有效的样本数据，进而分析推求岩体的内部结构，“由表及里”，实现岩体结构的仿真模拟图像化。

并将其应用到岩质边坡工程中，进行了初步的应用探讨。

结构面三维网络模拟是基于数学统计理论和Monte Carlo随机模拟原理两个基本理论，将岩体露头面的大量结构面几何特征数据进行有效统计分析找出其基本规律，建立合适的岩体模型，将结构面的空间分布形态合理地进行模拟，并以数字图像形式直观呈现。

在岩质边坡工程中的应用，则是基于岩体结构面的三维网络，实现岩质边坡潜在滑动面的搜索以及边坡临空面危岩块体的搜索，进而对边坡整体的稳定性和临空危岩楔体的稳定性进行分析和评价，用以指导边坡防护设计及其措施优化的依据。

2、结构面网络模拟原理及其研究现状自然界中的岩体，通常都包含有大量不连续分布的结构面，其分布状况对岩体的宏观力学特性起着重要的控制作用。

在工程实际中，岩体结构面的分布情况是极为复杂的，但从统计意义上讲，反映岩体结构面分布特征的几何参数（倾向、倾角、迹长、间距等）都是服从一定的统计规律的。

第26卷第12期岩石力学与工程学报V ol.26No.12 2007年12月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec.，2007岩体随机结构面三维网络的生成和可视化技术李新强1，杨松青2，汪小刚1(1. 中国水利水电科学研究院岩土工程研究所，北京 100044；2. 新疆水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所，新疆乌鲁木齐 830091)摘要：在总结随机结构面网络模拟研究关于结构面三维网络生成和可视化成果的基础上，假定结构面为Baecher 圆盘形，考虑结构面大小、位置、产状、隙宽等要素，采用泊松随机过程生成随机结构面网络的样本单元。

其中较为详细地介绍了利用结构面的空间几何关系获得结构面网络的交会信息方法，利用FORTRAN90编程语言编制生成三维结构面(渗流)网络的专用程序FRCGEN-3D，该程序也适用于三维结构面网络模拟研究岩体楔形体稳定和连通率求解问题。

为使复杂的三维结构面空间几何关系得到展示，进一步借用OPEN GL强大的图形处理编程功能，在此基础上完善了一套完整的三维结构面网络模拟专用的可视化系统V-FNW。

该可视化系统具有交互界面和三维图形渲染、旋转、交切等功能，为结构面网络模拟研究岩石力学和裂隙网络水力学提供了一个可视化平台，具有相对广泛的应用价值和研究价值。

关键词：岩石力学；结构面；三维网络；计算机模拟；可视化中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2007)12–2564–06GENERATION AND VISUALIZATION TECHNOLOGIES OF THREE-DIMENSIONAL NETWORK OF ROCKMASS STOCHASTICSTRUCTURAL PLANELI Xinqiang1，YANG Songqing2，WANG Xiaogang1(1. Department of Geotechnical Engineering，China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing100044，China；2. Department of Geological Exploration，Xinjiang Institute of Reconnaissance Ssurvey and Design of Water Resources andHydropower，Urumqi，Xinjiang830091，China)Abstract：Based on the research work on generation and visualization of three-dimensional stochastic fracture network simulation，a new three-dimensional stochastic fracture network model is established. It is assumed that the fracture shape of the model is a Baecher disc，the distribution is stochastic，and the correlativity of dimension，location，orientation and aperture of all fractures is independent. Based on these，a sample element of a three-dimensional structural plane network is generated separately by Poisson stochastic process. The spatial geometrical intersection information of the fractures and the boundary sides is discussed in detail. As a result，a program named FRCGEN-3D for three-dimensional stochastic fracture network of flow is developed by the FORTRAN90. To visualize the three-dimensional network model and check the data conveniently，a new specialized visualization system called V-FNW is developed with OPEN GL tools in Visual C++，which is powerful and famous for graph process. The system V-FNW shows interactive interface with three-dimensional graph rendering，rotation and intersection. Finally，an example of a stochastic model with a set of specific data is given；and the result is reasonable. It provides a visual platform of fracture network simulation for rock mechanics and rock hydromechanics，which is very important and valuable in the further research.Key words：rock mechanics；structural plane；three-dimensional network；computer simulation；visualization收稿日期：2007–04–04；修回日期：2007–06–05基金项目：国家自然科学基金重点项目(50539100)；国家自然科学基金资助项目(50509027)作者简介：李新强(1972–)，男，2005年于中国水利水电科学研究院岩土工程专业获博士学位，现任高级工程师，主要从事岩土工程、渗流计算分析方面的研究工作。

第23卷 第21期岩石力学与工程学报 23(21)：3591～35942004年11月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov.，20042004年3月8日收到初稿，2004年6月8日收到修改稿。

* 国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412704)和国家自然科学基金(50374064，50334060)资助课题。

作者 王贵宾 简介：男，1975年生，1999年毕业于武汉大学建筑工程系工民建专业，现为博士研究生，主要从事岩体节理及渗流方面的研究工作。

E-mail ：wgb201@ 。

岩体节理三维网络模拟技术及渗透率张量分析*王贵宾 杨春和 殷黎明(中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室 武汉 430071)摘要 在现场地质调查的基础上，对节理开度的概率分布函数进行了拟合，并进行了假设分布的有效性检验。

这样，在进行节理三维网络模拟时，就可以生成具有厚度的圆盘来模拟岩体节理的空间分布。

岩体节理的渗流量正比于节理开度的三次方，在Monte-Carlo 法生成的模拟节理开度的三维节理网络的基础上，结合所述方法对岩体渗透率张量进行分析，使岩体渗透率张量的计算更加合理可行，且计算结果能更加客观地反映岩体的渗透特性。

关键词 岩石力学，岩体节理，节理开度，三维模拟，渗透率张量分类号 O 357.3，TU 452 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)21-3591-043D NETWORK SIMULATION TECHNIQUE OF JOINTS IN ROCK MASSAND PERMEABILITY TENSOR ANALYSISWang Guibin ，Yang Chunhe ，Yin Liming(Key Laboratory of Rock and Soil Mechanics ，Institute of Rock and Soil Mechanics ，The Chinese Academy of Sciences ， Wuhan 430071 China )Abstract On the basis of field geology survey ，the probability distribution function of joint aperture is fitted and the availability of the fitting is verified. So the discs with thickness can be generated to simulate the joint. The permeability tensor of rock mass is proportional to the third power of joint aperture. It is more reasonable to analyse the seepage of rock mass combining the simulated 3D network with joint aperture by the method in the paper. The calculation of permeability tensor comprehensively considers the effect of joint orientation ，aperture ，scale and distribution. Key words rock mechanics ，rock mass joint ，joint aperture ，3D simulation ，permeability tensor1 前 言经过长期的研究比较发现，将高放核废料进行深层地下储存是切实可行的方案。

岩石程序化建模主要依赖于计算机图形学和计算机算法的应用，以生成能够模拟真实岩石形状、纹理和属性的虚拟模型。

这个过程主要涉及到以下几个步骤：
1. 确定岩石的形状和结构：这通常需要使用3D扫描设备对真实的岩石进行扫描，或者通过拍摄高分辨率的照片来获取岩石的外观信息。

2. 确定岩石的纹理和颜色：这可以通过拍摄照片或者使用特殊的扫描设备来获取。

3. 建立虚拟模型：使用计算机图形学技术，如多边形建模或者更先进的细分曲面建模技术，根据获取的形状、纹理和颜色信息来创建虚拟模型。

4. 应用计算机算法：例如，通过使用模拟物理过程的算法，如重力、风化等来模拟真实岩石的变化。

5. 渲染和显示：最后，通过渲染引擎将虚拟模型渲染为高质量的图像，以供观察和分析。

需要注意的是，岩石程序化建模是一个复杂且需要专业技能的过程，需要综合运用计算机科学、物理学、地质学等多方面的知识。

岩体结构面网络计算机模拟及其工程应用研究汪小刚贾志欣中国水利水电科学研究院岩土工程研究所摘要本文简要介绍了作者在近几年科研工作实践中，将岩体结构面网络模拟原理应用于解决岩质边坡稳定分析相关问题的主要研究和应用成果。

关键词：网络模拟 岩质边坡1 前 言岩体中不同地质成因、呈随机分布的各类不连续结构面（如断层、破碎带、节理等）相互交切，形成了特定的岩体结构，使得岩体的工程力学特性变得十分复杂，以至于已有的确定性方法已无法描述这样的复杂程度，不得不借助于非确定性的分析手段来解决问题。

目前应用较为广泛的就是使用随机的方法来定义岩体结构面体系的几何特性[1,2,3]，这类方法的最初研究包括：（1）基于概率统计理论的现场结构面样本资料的系统化量测和统计分析方法；（2）应用随机模拟理论（蒙特卡罗模拟法）的计算机再现模拟。

在过去几年里，国内外不少学者都致力于这方面的研究，并已逐步形成了一个专门的领域--岩体结构面网络计算机模拟。

概括起来讲，岩体结构面网络计算机模拟就是通过现场大量结构面的样本测量和室内统计分析，建立结构面几何参数的概率统计模型，进而应用蒙特卡洛模拟原理，在计算机上形成与现场结构面具有相同统计特性、表征结构面空间分布特征的节理网络图像，并进一步在模拟图像上研究我们所关心的岩石力学问题。

虽然该方法建立在随机模拟的基础上，每一次随机生成的网络模拟图像并不代表岩体结构面的真实图像，但根据蒙特卡洛模拟原理，随着模拟次数的增加，在网络图像上获得的有关信息的平均值，将逐步逼近该信息的真实值。

本文作者结合国内一些大型水电工程（如三峡、小浪底、龙滩、小湾等）建设中的科研课题，对这门学科在边坡稳定分析领域的应用做了大量探索性的工作，本文将简要介绍有关这方面的成果。

2 岩体结构面几何参数的概率统计模型建立岩体结构面几何参数的概率统计模型是进行结构面网络模拟的前提和基础。

岩体结构面的空间分布特征主要由结构面的倾向、倾角、隙宽（开度）和迹长（延伸长度）等几何参数所决定。

岩溶地貌虚拟仿真实验步骤
岩溶地貌虚拟仿真实验是一种以在线模拟分析岩溶地貌形成过程的新型实验，可以帮助学
生更深入地了解岩溶地貌的形成过程。

本文介绍了岩溶地貌虚拟仿真实验的步骤。

第一步，准备数据集。

在进行岩溶地貌虚拟仿真实验之前，必须首先从各种资源中收集有
关岩溶地貌的相关地质数据，例如地形数据、地层数据、地表数据、岩性数据等。

第二步，模拟建模。

建立岩溶地貌虚拟仿真模型，根据分析结果，用GIS（地理信息系统）软件对采集的地质数据进行处理，对岩溶地貌的形态进行建模，并利用有限元方法对岩溶
地貌的力学参数进行建模，模拟岩溶地貌的形成过程。

第三步，模拟分析。

利用地质数据和仿真模型，对岩溶地貌的形态变化和力学参数的变化
进行模拟分析，研究岩溶地貌的形成机制。

第四步，结果回顾。

分析岩溶地貌虚拟仿真实验的结果，总结影响岩溶地貌形态变化的内
在规律，以便为实际岩溶地貌研究工作做出更好的贡献。

岩溶地貌虚拟仿真实验把地质数据的分析、建模和仿真分析等复杂过程变得简单，可以大
大提高学生对地质现象的理解，让学生更深入地了解岩溶地貌的形成机制、演变规律等，
从而为实际岩溶地貌研究工作做出更有价值的贡献。

以上就是岩溶地貌虚拟仿真实验的步骤，希望能够帮助大家对岩溶地貌虚拟仿真实验有更
深入的了解。