技術(shù)特征：

1.一種基于分形算法的區(qū)域地質(zhì)體巖體裂隙模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)隧道圍巖屬性劃分不同區(qū)域：

在隧道路線設(shè)計圖中，含隧道起始點里程L₀，坐標(x₀,y₀,z₀)，隧道終止里程L_n，坐標(x_n,y_n,z_n)，中間部分隧道路線各節(jié)點里程值為L₁，L₂，L₃，…，L_n-1，坐標為(x₁,y₁,z₁)，(x₂,y₂,z₂)，(x₃,y₃,z₃)，…，(x_n-1,y_n-1,z_n-1)；

隧道整體區(qū)域以隧道不同的圍巖屬性信息分為不同的里程信息l₀，l₂，l₃，…，l_m首先根據(jù)里程信息計算不同里程分界點的三維坐標(x_i,y_i,z_i)(0<i<m)：

x_i＝x_j+(x_j+1-x_j)·(l_i-L_j)/(L_j+1-L_j)(L_j<l_i<L_j+1) (0<i<m,0<j<n)，

y_i＝y(tǒng)_j+(y_j+1-y_j)·(l_i-L_j)/(L_j+1-L_j)(L_j<l_i<L_j+1) (0<i<m,0<j<n)，

z_i＝z_j+(z_j+1-z_j)·(l_i-L_j)/(L_j+1-L_j)(L_j<l_i<L_j+1) (0<i<m,0<j<n)；

步驟二、根據(jù)不同區(qū)域的圍巖屬性信息計算此區(qū)域分形深度：

隧道圍巖屬性根據(jù)破碎程度及巖性分為5級，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；

步驟三、確定三維裂隙LS文法結(jié)構(gòu)：

將繪圖的每一時刻狀態(tài)定義為當前位置矢量T，與前進方向a的集合(T、a)，方向a共包括裂隙生長的傾向α和傾角β兩部分；根據(jù)實際工程中裂隙的調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果，定義巖體裂隙的三種生長方式：

P₁:F→F[+F]F[-F]F；

P₂:F→F[+F]F[-F[+F]]；

P₃:F→FF[-F+F+F]+[+F-F-F]；

步驟四、重取樣生成的三維模擬裂隙：

對整體區(qū)域工程區(qū)地質(zhì)體有限元化，然后判斷生成的分形裂隙節(jié)點是否在細化的有限元單元內(nèi)部，若在內(nèi)部，則保留該分形單元節(jié)點，若不在內(nèi)部則去除該裂隙節(jié)點。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形算法的區(qū)域地質(zhì)體巖體裂隙模擬方法，其特征在于，所述步驟三中，在繪制分形裂隙時，需要利用隨機數(shù)函數(shù)生成隨機數(shù)，該隨機數(shù)函數(shù)將會給p一個新的隨機的數(shù)值，這樣一來，p值將會被固定，就不能采用隨機的生長方式。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形算法的區(qū)域地質(zhì)體巖體裂隙模擬方法，其特征在于，所述步驟三中，由于在定義生長方式的時候定義的是三種生長方式，所以將[0，1]劃分為3個區(qū)間，然后由p值所處于的區(qū)間段選取生長方式，來完成分形裂隙的生長、繪制。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形算法的區(qū)域地質(zhì)體巖體裂隙模擬方法，其特征在于，所述步驟三中，由于從最開始生長一次時分形裂隙的形狀有三種可能，隨后又因隨機的p的值不同采取不同的生長方式和順序，所以會模擬出不同姿態(tài)的分形裂隙。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分形算法的區(qū)域地質(zhì)體巖體裂隙模擬方法，其特征在于，所述步驟三中，在選擇生長方式時，將[0，1]劃分為[0，0.333]、(0.333，0.666]和(0.666，1]三個均勻的區(qū)間，此時，各生長方式被選中的概率相同，所繪制的分形裂隙樹形比較隨機，不同時刻繪制的分形裂隙差別較大，各種生長方式被選擇的概率不受控制。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形算法的區(qū)域地質(zhì)體巖體裂隙模擬方法，其特征在于，所述步驟三中，在繪制分形裂隙時，可將生長元中的生長角度參數(shù)化，通過直接在需要調(diào)整的時候改變參數(shù)，從而實現(xiàn)樹形的改變。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分形算法的區(qū)域地質(zhì)體巖體裂隙模擬方法，其特征在于，所述步驟三中，為控制樹形，可再引入?yún)?shù)U和V，同時可以將[0,1]劃分為[0,U]、(U,V]和(V,1]三個區(qū)間，取不同的U值和V值，即可以控制小區(qū)間的大小，從而改變所述三種生長方式被選中的機率。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形算法的區(qū)域地質(zhì)體巖體裂隙模擬方法，其特征在于，所述步驟四中，區(qū)域工程區(qū)地質(zhì)體有限元的思路是先對隧道工程區(qū)DEM表面柵格化，地表共有點p₀，p₁，p₂，p₃，……，p_n，坐標分別為：(x₀,y₀,z₀)，(x₁,y₁,z₁)，(x₂,y₂,z₂)，(x₃,y₃,z₃)，…，(x_n,y_n,z_n)。區(qū)域工程區(qū)地表點密集，x方向最大最小值為x_max，x_min，y方向最大最小值為y_max，y_min。地表柵格邊長d計算公式為：

$d=\sqrt{(y_{max}-y_{\min })\&CenterDot;(x_{max}-x_{\min })/10000}$

X方向柵格個數(shù)為cx，Y方向柵格個數(shù)為cy：

cx＝(x_max-x_min)/d+1

cy＝(y_max-y_min)/d+1

第i行第j列的柵格結(jié)點坐標為(x_i,j,y_i,j,z_i,j)＝(x_min+d*i,y_min+d*j,z)，D為所有地表點到待插樣點的最短距離。z值即為該處柵格點的高程：

$z=z_i^{*}$

$D=\sqrt{{(x-x_i^{*})}^2+{(y-y_i^{*})}^2}$

$D=\min \left(\sqrt{{\left(x-x_0\right)}^2+{\left(y-y_0\right)}^2},\sqrt{{\left(x-x_1\right)}^2+{\left(y-y_1\right)}^2},\mathrm{...},\sqrt{{\left(x-x_i\right)}^2+{\left(y-y_i\right)}^2}\mathrm{...}\right)$

計算每個柵格中心點坐標，第i行第j列所在柵格的中心點坐標為

$(x_{i,j}^{*},y_{i,j}^{*},z_{i,j}^{*})x_{i,j}^{*}=(x_{i,j}+x_{i,j+1}+x_{i+1,j}+x_{i+1,j+1})/4$

$y_{i,j}^{*}=(y_{i,j}+y_{i,j+1}+y_{i+1,j}+y_{i+1,j+1})/4$

$z_{i,j}^{*}=(z_{i,j}+z_{i,j+1}+z_{i+1,j}+z_{i+1,j+1})/4$

第i行第j列柵格向下共有n_i,j個有限元單元：區(qū)域地質(zhì)體共劃分為N個有限元單元：

$N=\underset{i=0}{\overset{cx}{\&Sigma;}}\underset{j=0}{\overset{cy}{\&Sigma;}}{n}_{i,j}$

所有生成的三維裂隙節(jié)點坐標為(x^LS,y^LS,z^LS)，第i行第j列第k個有限元單元的中心點坐標為如果存在條件

則該三維裂隙節(jié)點位于有限元單元內(nèi)部，保留該裂隙結(jié)點，否則刪除該結(jié)點。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形算法的區(qū)域地質(zhì)體巖體裂隙模擬方法，其特征在于，所述步驟二中，所述Ⅰ類：巖石新鮮完整，構(gòu)造影響輕微，節(jié)理裂隙不發(fā)育或稍發(fā)育，閉合且延伸不長，無或很少軟弱結(jié)構(gòu)面，斷層帶寬[0，0.1)米，與洞向近正交，巖體呈整體或塊狀砌體結(jié)構(gòu)；所述Ⅱ類：巖石新鮮或微風化，受構(gòu)造影響一般，節(jié)理裂隙稍發(fā)育或發(fā)育，有少量軟弱結(jié)構(gòu)面，層間結(jié)合差，斷層破碎帶寬[0.1，0.5)米，與洞向斜交或正交，巖體呈塊狀砌體或?qū)訝钇鲶w結(jié)構(gòu)；所述Ⅲ類：巖石微風化或弱風化，受地質(zhì)構(gòu)造影響裂隙發(fā)育，部分張開充泥，軟弱結(jié)構(gòu)面分布較多，斷層破碎帶[0.5，1)米，與洞線斜交或平行，巖石呈碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)；所述Ⅳ類：與III類同，斷裂及軟弱結(jié)構(gòu)面較多，斷層破碎帶[1，2)米，與洞平行，巖體呈碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，局部呈碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)；所述Ⅴ類：散體：砂層滑坡堆積及碎、卵、礫質(zhì)土，根據(jù)圍巖屬性確認該里程段區(qū)域內(nèi)的分形維數(shù)，分形維數(shù)為該區(qū)域內(nèi)巖石圍巖級別數(shù)。