1 引言

近二十年來, 離散斷裂網絡DFN在許多工程領域得到了應用，主要包括采礦工程、土木工程、環境工程和石油儲藏工程。迄今為止, 在水力學和巖石工程領域(離散斷裂網絡DFN---從流體到固體的模擬), 已經發展出許多DFN模型(離散斷裂網絡DFN模型總結), 而且研究者們還在繼續發展新的DFN模型, 但是由于這些模型作了許多數學上的假設, 而巖體由于地質構造作用的不同, 呈現出千變萬化的特征, 因此提出的大多數模型還沒有在實踐中得到充分驗證和應用。不過, 其中一些模型已經在巖石工程中得到了廣泛應用, 例如Veneziano模型(離散斷裂網絡DFN模型---Veneziano Model), Voronoi 模型(Voronoi多邊形在有限元中的應用; 二維Voronoi 塊體生成方法; 三維Voronoi塊體的單軸抗壓強度試驗). 本文簡要描述了另一個廣泛使用的模型: Baecher模型 .

2 Baecher模型

DFN顯式地將斷裂或者節理作為不連續的特征，用帶有概率分布的隨機變量來定義. 因此，DFN可以用來推斷現場觀測數據，從而代表巖體不連續的性質。離散斷裂網絡模型是根據斷裂特征之間的特定關系生成的，如斷裂產狀、斷裂、尺寸和終止條件。其中, Baecher模型(Baecher et al., 1978, Statistical Description of Rock Properties and Sampling)是一種非常靈活的算法，可以生成復雜的節理網絡。

Baecher模型

Baecher模型是一個典型的盤形節理模型，其中節理尺寸即跡長是有限的，并且遵循某種統計分布。每個節理由三個參數定義，即中心點、產狀和直徑。節理的中心按照泊松點過程在空間中定位, 在三維空間中均勻分布, 而產狀和直徑既可以按照概率分布函數定義分布變化，也可以是常數。通常我們假定產狀服從Fisher分布. 模型中產生的節理數量由節理烈度來控制。Baecher模型是Itasca系列軟件和Golder FracMan中主要使用的DFN模型.

作為對比, 在二維平面上，Baecher模型與Veneziano模型類似，節理由獨立的線段來表示, 而Veneziano模型的斷裂是由共面線段來表示。Baecher模型的跡長呈對數正態分布, 而Veneziano模型的跡長呈指數分布.

生成的二維Baecher模型

目前, Baecher模型保存在兩個文件夾內, 一個用來保存pdf文件[23個] (..\Rock Mechanics\Baecher Model), 另一個保存txt文件, 用于機器學習(..\mydata\temp\Baecher Model).

3 參考文獻

[1] Dershowitz W.S. Einstein H.H. (1988) Characterizing Rock Joint Geometry with Joint System Models. Rock Mechanics and Rock Engineering 21, 21-51.

[2] Dershowitz, W.S. (1984) Rock joint systems. MIT Ph.D Thesis. 918p.

[3] Staub I. et al (2002) Strategy for a Rock Mechanics Site Descriptive Model---Development and testing of the theoretical approach. Golder Associates AB. 219p.