(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 202111681668.3 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 中国电建集团华 东勘测设计 研究院 有限公司 地址 310014 浙江省杭州市潮王路2 2号 (72)发明人 徐建荣　何明杰　徐卫亚　孟庆祥　 吴关叶　林豆　王环玲　闫龙　 (74)专利代理 机构 浙江杭州金通专利事务所有 限公司 3 3100 专利代理师 刘晓春 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 17/10(2006.01) (54)发明名称 一种基于距离控制算法构建与柱状节理变 异系数一 致节理模型的方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于距离控制算法构建 与柱状节理变异系数一致节理模 型的方法， 首先 根据现场画出的柱状节理的柱体断面素描图计 算出实测变异系数， 然后采用距离控制算法生成 与柱状节理具有一致变异系数的Voronoi图， 根 据现场实测柱体倾向沿柱体轴向拉伸得到三维 柱体模型， 最后在柱体上添加随机横向节理， 即 可得到三维柱状节理模型。 与现有技术相比， 本 发明克服了现有随机生成的种子点集过密或不 均匀的现象， 极大地减少了对种子点集进行二次 判断的次数， 显著提高计算效率和所得Voronoi 图的质量。 本发明引入了距离控制算法， 具有效 率高、 成本低、 较先进等优点， 可以建立与实地情 况较为一致的柱 状节理模型， 从而更好地为相关 岩石力学研究服务和为工程安全性评价提供技 术支撑。 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 CN 114528685 A 2022.05.24 CN 114528685 A 1.一种基于距离控制算法构建与柱状节理变异系数一致节理模型的方法， 其特征在于 包括如下步骤： (1)根据现场情况画出典型柱状节 理的柱体断面素描图， 并测量柱体的倾向、 倾角与长 度； (2)根据柱体断面素描图计算实测变异系数值； (3)基于距离控制算法生成与实测变异系数相同的Voro noi图； (4)根据实测柱体倾向， 沿柱体轴向方向拉伸Voro noi图； (5)在柱体上生成随机横向节理， 即可 得到三维的柱状节理模型。 2.权利要求1所述的一种基于距离控制算法构建与柱状节理变异系数一致节理模型的 方法， 其特征在于， 所述步骤(2)中根据 柱体断面素描图计算出实测变异系数值的具体步骤 包括： (2.1)通过统计计算柱体断面素描图内每个多边形的面积， 可计算得到实测变异系数 值CVR； 计算公式为： CV＝SD/m， 其中， CV是变异系 数， SD是多边形面积的标准差， m是多边形 面积的均值； (2.2)计算确定表征体元尺寸REV(Representative  Elementar y Volume)， 从而得到数 值模型的柱体断面尺寸与柱体长度方向尺寸。 3.根据权利要求1所述的一种基于距离控制算法构建与柱状节理变异系数一致节理模 型的方法， 其特征在于， 所述步骤(3)中距离控制算法具体指的是预设距离控制参数L， 每个 投放进平面内的随机种子点Pn， 需满足该种子点与之前所生成的n ‑1个种子点{P1,P2,…, Pn‑1}之间的欧式距离不小于距离控制参数L。 4.根据权利要求1所述的一种基于距离控制算法构建与柱状节理变异系数一致节理模 型的方法， 其特征在于， 所述步骤(3)中基于距离控制算法生成与实测变异系数相同的 Voronoi图的具体步骤 包括： (3.1)在第i次迭代中， 设置距离控制参数L(i)； (3.2)利用距离控制算法， 生成一组随机种子点集 其中每 个随机种子点 与之前所生成的(n ‑1)个随机种子点 之间的欧式距离 不小于距离控制参数L(i)。 (3.3)根据步骤(3.2)所 得种子点 集P(i)生成Voro noi图F(i)； (3.4)计算Voro noi图F(i)的变异系数值CV(i)， 和其实测变异系数值CVR的相对误差 。 (3.5)如果相对误差满足预设要求， 那么迭代停止。 否则， 重复步骤(3.1)至(3.4)直至 相对误差满足要求时停止 。 那么， 所 得结果即为具有与实测变异系数相同的Voro noi图。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114528685 A 2一种基于距离控制算法构建与 柱状节理 变异系数一致节理模 型的方法 技术领域 [0001]本发明是涉及一种柱状节理模型的构建方法， 具体地说是涉及 一种基于距离控制 算法构建与柱状节理变异系数一 致的节理模型的方法。 背景技术 [0002]柱状节理是玄武熔岩中一种广泛发育的呈规则排列的多边形棱柱体形态的原生 张性破裂构造， 系由地壳浅部的玄武岩熔浆沿活动断层， 大规模喷发溢流至地表后冷凝 收 缩而形成。 柱状节理岩 体在我国西南水电开 发区域广泛分布。 诸多 大型水电站， 如： 金安桥、 白鹤滩、 溪洛渡等 都遇到了大量的柱状节理岩 体。 柱的直径从几米到几厘米不等， 其长度可 高达30米。 单个柱面的边数从3 到8不等， 其中六边形最 为常见。 [0003]Voronoi图是计算几何上的一个重要的概念， 最初是由数学家Dirichlet于1850年 提出的， 之后经由俄罗斯的数学家Voronoi在1907年改进， 并扩展为高维， 故二维的Voronoi 图又称为Dirichlet镶嵌， 属于一种空间分割方法， 在图像处理、 计算机图形学、 生命科学、 岩土工程等领域都有广泛的应用。 对于一个给定数目的种子点集， 可生成一组Voronoi单 元。 Voronoi单元的特点是每个Voronoi区域内部只对应一个种子点， 并且该区域内部任意 点到该区域所对应种子点的距离比到其 他种子点的距离要短。 [0004]为了更准确地模拟柱状节理岩体天然形成的柱面形态， 用Voronoi图来模拟柱状 节理是常用而又合理的方法。 但由于生成Voronoi图的种子点集是随机生成的， 这使得 Voronoi区域划分的大小不一， 不符合柱状节理的典型形态。 由于在不同的地区柱状节理 Voronoi图呈现不同的形态特征， 因此如何建立与现场情况相一致的Vor onoi图是一个 关键 问题。 本发明要求生成的Voronoi图与反映柱状节理特性的主要参数多边形离散程度的变 异系数一 致。 [0005]本发明正是针对如何建立与柱状节理变异系数一致的节理模型而提出的一种基 于距离控制算法构建与柱状节理变异系数一 致节理模型的方法。 发明内容 [0006]本发明的目的在于提供一种基于距离控制算法构建与柱状节理变异系数一致节 理模型的方法。 本发明采用的技 术方案为： [0007]一种基于距离控制算法构建与柱状节理变异系数一致节理模型的方法， 包括如下 步骤： [0008](1)根据现场情况画出典型柱状节理的柱体断面素描图， 并测量柱体的倾向、 倾角 与长度； [0009](2)根据柱体断面素描图计算实测变异系数值； [0010](3)基于距离控制方法生成与实测变异系数相同的Voro noi图； [0011](4)根据实测柱体倾向， 沿柱体轴向方向拉伸Voro noi图；说　明　书 1/3 页 3 CN 114528685 A 3