(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 20221094325 0.3 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 中国电建集团成 都勘测设计 研究院 有限公司 地址 610000 四川省成 都市青羊区浣花北 路1号 (72)发明人 张涛　徐海洋　李青春　李进元　 张运达　 (74)专利代理 机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 专利代理师 唐邦英 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模 拟方法及终端 (57)摘要 本发明公开了一种基于典型单元体计算的 裂隙岩体渗流场模拟方法及终端， 包括以下步 骤： 获取裂隙几何参数数据并建立二维离散裂隙 网络模型； 截取裂隙网络模型计算域， 并设置边 界条件， 计算该计算域内裂隙岩体的渗透系数； 求解不同方向上的渗透系数； 拟合渗透椭圆， 得 到该计算域裂隙岩体的渗透张量和均方误差值 RMS； 得到渗透性典型单元体尺寸； 将渗透性典型 单元体尺 寸作为水文地质试验的试验尺度， 并赋 予到裂隙岩体渗流模型中， 从而模拟裂隙岩体渗 流。 采用本方案， 能通过相应步骤快速计算分析 得到裂隙介质典型单元体尺寸， 从而将试验尺度 和模型剖分尺度统一为典型单元体尺 寸， 提升模 型渗透系数场的仿真性， 从而提高裂隙岩体渗流 场模拟结果的可靠性。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 115310381 A 2022.11.08 CN 115310381 A 1.基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在于， 所述方法包括以下 步骤： S1： 获取裂隙几何参数 数据， 基于所述裂隙几何参数 数据建立 二维离散裂隙网络模型； S2： 截取裂隙网络模型计算域， 并设置边界条件， 基于所述边界条件， 计算该计算域内 裂隙岩体沿水力梯度方向的渗透系数； S3： 求解不同方向上的渗透系数； S4： 基于不同方向上的渗透系数， 拟合渗透椭圆， 得到该计算域裂隙岩体的渗透张量和 均方误差值RMS， 从而得到渗透性典型 单元体尺寸； S5： 重复步骤S2、 S3和S4， 并不断改变S2中截取的计算域的尺寸， 得到变尺寸度计算域 模型的渗透性 参数， 并计算 其均方误差值RMS， 从而得到渗透性典型 单元体尺寸； S6： 将所述渗透性典型单元体尺寸作为水文地质试验的试验尺度， 并赋予到裂隙岩体 渗流模型中， 从而模拟裂隙岩体渗 流。 2.根据权利要求1所述的基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在 于， 当所述渗透性参数趋于稳定且RMS≤0.2时， 认定该计算域尺寸为渗透性典型单元体尺 寸。 3.根据权利要求1所述的基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在 于， 所述步骤S1包括以下 具体步骤： 基于所述裂隙几何参数数据， 对不同的裂隙几何参数数据进行概率分析， 得到各个参 数所服从的概率密度分布形式和统计学参数； 应用Monte ‑Carlo法分别 得到每个裂隙几何 参数对应的符合相应概 率分布的随机数， 以此建立 二维离散裂隙网络模型。 4.根据权利要求1所述的基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在 于， 建立所述 二维离散裂隙网络模型后， 还 包括以下步骤： 将所述二维离散裂隙网络模型中所有的裂隙几何参数数据储存在裂隙网络模型信息 矩阵中， 并导入裂隙网络模型信息矩阵， 获得裂隙网络生成域， 基于所述裂隙网络生成域， 截取裂隙网络模型计算 域。 5.根据权利要求4所述的基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在 于， 截取的所述计算 域的边长不超过生成域的二分之一。 6.根据权利要求1所述的基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在 于， 所述步骤S2还 包括以下 具体步骤： S21： 判断每条裂隙与其它所有裂隙及计算 域边界的交点数量； S22： 给定边界条件， 对计算域内所有交点和线单元进行编号排序， 分别得到总 交点矩 阵和线单元编号列向量； 计算域内的所述交点包括裂隙之间的交点以及裂隙与边界的交 点； S23： 将线单元编号列向量、 线单元长度列向量和裂隙宽度列向量依次连接在排序后的 裂隙坐标矩阵右侧得到裂隙宽度 矩阵； 由计算域内交点与线 单元的衔接关系以及裂隙宽度 矩阵， 分别得到衔接矩阵及对角矩阵； S24： 基于所述 边界条件， 计算沿水力梯度方向的渗透系数。 7.根据权利要求6所述的基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在 于， 所述判断每条裂隙与其它 所有裂隙及计算域边界的交点数量时， 需将与其它裂隙的交权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115310381 A 2点少于两个的裂隙进行剔除。 8.根据权利要求6所述的基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在 于， 通过跨 立算法判断每条裂隙与其它所有裂隙及计算 域边界的交点数量。 9.根据权利要求6所述的基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在 于， 所述步骤S3还 包括以下 具体步骤： S31： 将所述裂隙网络生成域中所有的裂隙绕坐标原点旋转多个角度， 计算旋转后的裂 隙两端点坐标， 并替换原裂隙网络模型信息矩阵中的坐标值， 得到新的裂隙网络模型信息 矩阵； S32： 基于所述新的裂 隙网络模型信息矩阵， 重复步骤S2和S3， 得到每个旋转角度方向 上的裂隙网络模型渗透系数。 10.根据权利要求8所述的基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在 于， 所述步骤S4还 包括以下子步骤： 以每个方向的旋转角度 数及对应角度 所计算出的渗透系数的平方根倒数为坐标点， 在 极坐标系 下进行绘制， 并采用最小二乘法将所有坐标点拟合成渗透椭圆， 输出椭圆的长半 轴、 短半轴尺寸以及椭圆长轴 与x轴的夹角， 从而计算渗透主值、 渗透张量、 主渗透方向以及 均方误差值RMS。 11.根据权利要求1所述的基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在 于， 所述边界条件包括： 基于左右边界， 设置为存在水头差的定水头边界， 以及基于上下边 界设置的隔水边界。 12.根据权利要求1所述的基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在 于， 所述步骤S6包括以下 具体步骤： 将渗透性典型 单元体尺寸作为水文地质试验的试验尺度， 并得到相应的渗透性 参数； 以该渗透性典型单元体尺寸作为裂隙岩体渗流模型的网格剖分尺寸， 并将相应的渗透 性参数赋予到裂隙岩体渗 流模型中， 从而模拟裂隙岩体渗 流。 13.根据权利要求1所述的基于典型单元体计算的裂隙岩体渗流场模拟方法， 其特征在 于， 还包括以下步骤： 根据裂隙发育规律对研究区进行水平分区、 垂向分层， 重 复步骤S1～S4， 获取各层各区 的渗透性典型 单元体尺寸； 基于所述各层各区的渗透性典型单元体尺寸， 分别进行不同试验尺度的水文地质试 验， 并赋予到裂隙岩体渗 流模型中， 从而模拟裂隙岩体渗 流。 14.一种终端， 其特征在于， 包括至少一个处理器， 以及与所述至少一个处理器通信连 接的存储器； 其中， 所述存储器存储有 可被所述至少一个处理器执行的指 令， 所述指 令被所 述至少一个处理器执行， 以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至13中任一所述 的基于典型 单元体计算的裂隙岩体渗 流场模拟方法。 15.一种存储介质， 存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序被处理器执行时 实现权利要求1至13中任一项所述的基于典型 单元体计算的裂隙岩体渗 流场模拟方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115310381 A 3