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专利号: 2024101899901
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三维裂隙‑孔隙耦合网络模拟生成方法,其特征在于,包括:

基于实际地质条件,构建三维实体模型;

获取实际地质条件中的裂隙特征,通过离散裂隙网络在所述三维实体模型中生成随机三维裂隙岩体模型;其中,所述裂隙特征至少包括裂隙产状、裂隙长度和裂隙数目;

获取实际地质条件中的孔隙特征,通过离散孔隙网络在所述三维实体模型中生成随机三维孔隙岩体模型;所述孔隙特征至少包括孔隙形状、孔隙率和孔隙大小;

在所述三维实体模型中,剔除与孔隙重合部分的裂隙,构建随机三维裂隙‑孔隙耦合网络;

所述剔除与孔隙重合部分的裂隙,具体过程如下:将三维实体模型定义为域1,将随机三维裂隙岩体模型定义为域2,将随机三维孔隙岩体模型定义为域3;将域2中的裂隙和域3中的孔隙分别保存为空间坐标数据集;通过空间坐标数据重叠检测,确定域2和域3的重叠坐标,并确定重叠坐标的交线边界面,将交线边界面定义为域4;记录裂隙网络中超出交线边界面的数据集,定义为域5;消除域2数据集中的域5部分,得到剔除了与孔隙重合部分的裂隙,定义为域6;

所述构建随机三维裂隙‑孔隙耦合网络,具体过程为:消除域3数据集中的域4部分,得到剔除了交线边界面的孔隙网络,定义为域7;对域6与域7在交线边界面位置进行轮廓合并,得到随机三维裂隙‑孔隙耦合网络;

对随机三维裂隙‑孔隙耦合网络进行网格化处理,并建立混合物理数值模型,以实现岩石力学分析和模拟。

2.如权利要求1所述的一种三维裂隙‑孔隙耦合网络模拟生成方法,其特征在于,通过离散裂隙网络在所述三维实体模型中生成随机三维裂隙岩体模型,具体过程如下:在三维实体模型中随机生成一个空间坐标点,以该空间坐标点为中心,基于获取的裂隙产状和裂隙长度特征,生成一个裂隙;重复裂隙生成过程,从而生成裂隙网络;其中,裂隙产状包括裂隙平均走向和平均倾角,裂隙长度通过裂隙的最小迹长、最大迹长或迹长平均值进行表征。

3.如权利要求1所述的一种三维裂隙‑孔隙耦合网络模拟生成方法,其特征在于,通过离散孔隙网络在所述三维实体模型中生成随机三维孔隙岩体模型,具体过程为:在三维实体模型中随机生成一个空间坐标点,以该空间坐标点为中心,基于获取的孔隙形状和孔隙大小特征,生成一个孔隙;通过孔隙率特征确定孔隙数量,重复孔隙生成过程,从而生成孔隙网络。

4.如权利要求1所述的一种三维裂隙‑孔隙耦合网络模拟生成方法,其特征在于,建立混合物理数值模型,具体为:依据流体在裂隙的渗流物理过程,定义域6的流动方程如下:

依据流体在孔隙的渗流物理过程,定义域7的流动方程如下:

依据流体在裂隙与孔隙耦合网络中的渗流物理过程,定义域4的流动方程如下:;

其中, 、 、 分别为x,y,z方向的渗透系数;H为孔隙水头;Hf为裂隙水头;C为比例f常数;Ss为裂隙贮水率;Ss为孔隙贮水率;t为时间。

5.如权利要求1所述的一种三维裂隙‑孔隙耦合网络模拟生成方法,其特征在于,对随机三维裂隙‑孔隙耦合网络进行网格化处理,具体为:采用三面网格或四面网格法对耦合网络进行网格化处理,并通过调整所有裂隙或所有孔隙单元网格的数量范围,对随机生成的裂隙或孔隙进行网格加密处理。

6.一种三维裂隙‑孔隙耦合网络模拟生成系统,其特征在于,包括:

三维实体模型构建模块,用于基于实际地质条件,构建三维实体模型;

随机三维裂隙岩体模型构建模块,用于获取实际地质条件中的裂隙特征,通过离散裂隙网络在所述三维实体模型中生成随机三维裂隙岩体模型;其中,所述裂隙特征至少包括裂隙产状、裂隙长度和裂隙数目;

随机三维孔隙岩体模型构建模块,用于获取实际地质条件中的孔隙特征,通过离散孔隙网络在所述三维实体模型中生成随机三维孔隙岩体模型;所述孔隙特征至少包括孔隙形状、孔隙率和孔隙大小;

随机三维裂隙‑孔隙耦合网络模块,用于在所述三维实体模型中,剔除与孔隙重合部分的裂隙,构建随机三维裂隙‑孔隙耦合网络;所述剔除与孔隙重合部分的裂隙,具体过程如下:将三维实体模型定义为域1,将随机三维裂隙岩体模型定义为域2,将随机三维孔隙岩体模型定义为域3;将域2中的裂隙和域3中的孔隙分别保存为空间坐标数据集;通过空间坐标数据重叠检测,确定域2和域3的重叠坐标,并确定重叠坐标的交线边界面,将交线边界面定义为域4;记录裂隙网络中超出交线边界面的数据集,定义为域5;消除域2数据集中的域5部分,得到剔除了与孔隙重合部分的裂隙,定义为域6;所述构建随机三维裂隙‑孔隙耦合网络,具体过程为:消除域3数据集中的域4部分,得到剔除了交线边界面的孔隙网络,定义为域7;对域6与域7在交线边界面位置进行轮廓合并,得到随机三维裂隙‑孔隙耦合网络;

模型处理模块,用于对随机三维裂隙‑孔隙耦合网络进行网格化处理,并建立混合物理数值模型,以实现岩石力学分析和模拟。

7.一种终端设备,其包括处理器和存储器,处理器用于实现指令;存储器用于存储多条指令,其特征在于,所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1‑5任一项所述的三维裂隙‑孔隙耦合网络模拟生成方法。

8.一种计算机可读存储介质,其中存储有多条指令,其特征在于,所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1‑5任一项所述的三维裂隙‑孔隙耦合网络模拟生成方法。