随机分布下三维裂隙岩体的高效切割拓扑识别算法

本文主要探讨了含非贯通裂隙的三维岩体拓扑识别的切割算法，发表于2012年的《武汉大学学报(工学版)》第45卷第3期。作者汪卫明和赵向涛在水利水电工程科学国家重点实验室的研究背景下，针对岩体中裂隙的随机分布和数量众多带来的复杂性，提出了一种创新的识别方法。 在传统的岩体分析中，裂隙的存在显著影响了岩体的物理力学性能，如渗透性和稳定性。因此，对裂隙岩体进行准确的拓扑识别是开展不连续数值分析（如有限元分析）的重要基础。由于裂隙的随机性和非贯通性，使得岩体被分割成复杂的几何形状，这在寻找和处理这些块体时构成了挑战。 该研究算法的核心步骤包括：首先，通过统计裂隙的分布特征，生成初始的块体模型，赋予它们随机的几何属性。接着，逐次加入裂隙面，利用这些面与现有块体的线段和多边形面的相对位置关系，进行拓扑计算。这个过程实际上是对原有块体进行切割，形成新的块体划分，以便更好地理解和处理非贯通裂隙的影响。这种切割算法的目标是提高识别效率，确保在复杂结构中快速准确地识别出各部分。 通过实例分析，作者验证了提出的切割算法的有效性和效率。该算法不仅能够实现三维裂隙岩体的高效拓扑识别，而且还能捕捉到块体内部的非贯通裂隙信息，这对于后续的岩体非饱和渗流分析以及裂隙扩展过程的模拟研究具有重要意义。这种方法的引入，为岩体力学研究和工程应用提供了更为精确的工具，对于地质灾害预测、地下工程设计等领域具有实际价值。这篇论文为三维裂隙岩体的数值模拟和岩体工程设计提供了一种创新且实用的方法论支持。