Fracman读取FLAC3D生成的离散断裂网络(DFN)模型

1 引言

离散断裂网络DFN方法能够显式地表示岩体结构，采用钻孔和测绘数据定义断裂系统的几何和空间属性，构建出一个有效的三维离散断裂网络。FLAC3D，作为全球最流行的岩土工程数值模拟软件，从版本5.0开始引进离散断裂网络(离散断裂网络(DFN)[P5]: FLAC3D中的DFN)，并且在此基础上成功地建立了合成岩体(离散断裂网络(DFN)[P4]: 创建一个合成岩体SRM)。FracMan，一个世界领先的离散断裂网络分析软件，由Golder Associates(现在的WSP)的Dr. Dershowitz领衔开发(这是我见过的最多页数的博士论文---Rock Joint Systems)。在某些情形下(例如采矿台阶的稳定性分析，岩桥断裂分析)，这两个软件需要进行交互操作。这个笔记简要描述了Fracman读取由FLAC3D生成的DFN模型。

2 FLAC3D产生DFN

在FLAC3D中产生一个随机生成的DFN模型[离散断裂网络 (DFN) [P2]: fracture generate]，首先使用'fracture template create'命令产生模板，然后使用'fracture generate dfn'命令即可生成一个三维DFN模型。

;Create a fracture templatefracture template create 'ex_temp' size power-law 3 size-limit 0.5 100;Generate fractures using the templatefracture generate dfn 'example' template 'ex_temp' fracture-count 500

3 输出Fracman文件

以Fracman格式输出DFN数据, 默认的文件后缀是fab, 这是Fracman标准的断裂数据输入格式。

fracture export file 'mwu-dfn' format fracman

4 导入Fracman文件

打开Fracman，文件>输入>文件格式助手，选择文件mwu-dfn .fab，主要数据类型选择Fracture Data, 文件格式选择断裂数据文件(Fracture data files),预览所选格式如下： 

BEGIN FORMAT

    Format = Ascii

    XAxis = East

    Scale = 279.0481057

    No_Fractures = 500 ; 断裂数目

    No_TessFractures = 0

    No_Nodes = 3000 ；节点数目

    No_Properties = 3 ；性质

END FORMAT

BEGIN PROPERTIES

    Prop1    =    (Real*4)    "Permeability"

    Prop2    =    (Real*4)    "Compressibility"

    Prop3    =    (Real*4)    "Aperture"

END PROPERTIES

BEGIN SETS

    Set1    =    "FractureSet"

END SETS

BEGIN FRACTURE

    1    6    1    1000    1e-006    1e-006

    1    579.0869805    -1254.407373    -25.29205687

    2    552.360397    -1246.497068    -7.645629715

    3    554.9220139    -1241.608845    24.87855928

    4    584.2102152    -1244.630927    39.75632875

    5    610.9367997    -1252.541232    22.10989778

    6    608.3751828    -1257.429455    -10.41429217

    0    0.1814542528    0.97027637    -0.1601190807

END FRACTURE

BEGIN TESSFRACTURE

END TESSFRACTURE

然后读取模型的范围，这里可以对输入的模型尺寸进行改动，例如放大或缩小或者对坐标进行偏移，在此取默认值，这意味着完全相等地输入FLAC3D的DFN模型。 

按“确定”按钮后FLAC3D的模型便输入到Fracman中。从左侧的属性栏中可以看到一些自动统计出的数据，例如平均的倾向和倾角，断裂面积，断裂半径等。 

进一步，Fracman能够自动计算DFN模型的相关参数值，例如P10, P32,P33等，其中一些参数值可以在FLAC3D中使用FISH语言计算出来。下图所示的是DFN模型的极点图(赤平极射投影(Stereographic projection)快速识图和绘制方法)和断裂半径。

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