土中三維隨機(jī)裂隙網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)與數(shù)值模擬.pdf

1、裂隙廣泛存在于土體中,并影響了土體的強(qiáng)度及滲透等特性。以往學(xué)者多通過試驗研究土中裂隙面對裂隙土體的影響作用。但試驗研究存在著需要的時間長,外界干擾條件(如溫度、濕度等)難控制,試驗土樣大小的限制等缺點,因此,數(shù)值模擬技術(shù)在裂隙土體領(lǐng)域開始逐漸被重視并廣泛應(yīng)用。建立計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型是進(jìn)行數(shù)值模擬技術(shù)的基礎(chǔ),只有建立了與要分析的裂隙土體近似的網(wǎng)絡(luò)模型,其后續(xù)的滲流、力學(xué)等分析的結(jié)果才是可信的。
　　本文主要研究了土體三維隨機(jī)裂隙面網(wǎng)絡(luò)模

2、型的重構(gòu)及其數(shù)值模擬。首先,利用CT技術(shù)對裂隙土樣進(jìn)行掃描,得到了土體處于不同剖面位置的裂隙面跡線照片。利用圖片數(shù)據(jù)提取軟件處理照片,提取出各裂隙跡線的位置坐標(biāo),最終重新構(gòu)建三維裂隙面。然后通過概率統(tǒng)計的方法,對裂隙面參數(shù)(包括中心點坐標(biāo)、傾向、傾角、跡長、深度、半徑等)的隨機(jī)分布進(jìn)行分析。最后,在Matlab中編制程序,利用蒙托卡羅的方法,生成了土體三維隨機(jī)裂隙面網(wǎng)絡(luò)模型,并進(jìn)行了研究域及裂隙面交線的計算。
　　利用CT技術(shù)對土

3、體內(nèi)部的裂隙面進(jìn)行研究,可以得到比較準(zhǔn)確的裂隙面分布狀況。研究結(jié)果表明,重構(gòu)的三維裂隙面剖面跡線與原裂隙面剖面跡線對比,雖客觀存在一些差異,但大部分跡線在長度、位置和角度等方面比較一致。說明本文研究的重構(gòu)裂隙面方法是正確的。對重構(gòu)裂隙面的參數(shù)進(jìn)行概率統(tǒng)計分析的結(jié)果顯示裂隙面各參數(shù)均服從一定的分布規(guī)律,其中傾角、跡長服從對數(shù)正態(tài)分布;傾向、角度服從正態(tài)分布;中心點坐標(biāo)值服從均勻分布;深度、半徑服從指數(shù)分布。對本文編寫的三維隨機(jī)裂隙網(wǎng)絡(luò)模型