CN109583003A - 基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法 - Google Patents

基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，属于碎裂结构岩体领域。包括如下步骤：(1)获取碎裂结构岩体结构面几何特征参数；(2)分析结构面几何特征的概率分布和特征参数；(3)岩体结构面三维网络数据生成；(4)岩体结构面三维网络可视化；(5)输出剖面视图；(6)基于面裂多边形计算面裂指数。其根据现场获取的碎裂结构岩体结构面几何特征参数，分析结构面几何特征的概率分布和特征参数，以此获取岩体结构面三维网络数据并实现岩体结构面三维网络可视化。根据岩体结构面三维网络可视化成果输出输出剖面视图。以此为基础建立碎裂结构岩体的面裂分布函数，表征碎裂岩体的碎裂程度。

Description

基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法
技术领域
本发明涉及碎裂结构岩体领域，具体而言，涉及一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法。
背景技术
碎裂结构岩体是工程岩体中最差的类型，其结构面常为贯通的且发育密集，岩体完整性和整体强度较低，表现出强烈的非均质、不连续、各向异性等特征。目前对于碎裂结构岩体分类分级主要是按其结构特征将其分为镶嵌碎裂结构、层状碎裂结构和碎裂结构三种类型。这一方法不足以准确量化和区分不同碎裂程度的碎裂岩体，导致难以开展不同碎裂程度碎裂结构岩体的力学性质与力学模型研究，针对性的工程治理措施研究等工作。
发明内容
本发明提供了一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，提出了一种针对碎裂结构岩体的量化评价方法，弥补了现有技术对碎裂结构岩体量化方法不适用的问题。
本发明采用如下技术方案：
一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)获取碎裂结构岩体结构面几何特征参数；
(2)分析结构面几何特征的概率分布和特征参数；
(3)岩体结构面三维网络数据生成；
(4)岩体结构面三维网络可视化；
(5)输出剖面视图；
(6)基于面裂多边形面裂指数计算。
第一步：获取碎裂结构岩体结构面几何特征参数：
利用测线法、测窗法或近景测量法获取岩体结构面几何特征参数，其中，岩体结构面几何特征参数包括结构面的产状、迹长、间距。
第二步：分析结构面几何特征的概率分布和特征参数
利用第一步获取的岩体结构面几何特征参数确定结构面几何特征的概率分布和特征参数，其具体步骤如下：
1)根据产状分布的结构面分组：利用赤平投影方法，把结构面实测数据整理生成极密度图，然后根据产状投影的不同密度，完成结构面分组；
2)计算结构面产状概率密度分布拟合参数：根据结构面分组情况，按组采用频数分布直方图确定样本数据的概率分布形式，并采用极大似然法和最小二乘法拟合法确定样本数据的特征参数；
3)计算结构面迹长概率密度分布拟合参数：根据结构面迹长的频数分布直方图及概率密度分布拟合曲线确定结构面迹长概率密度分布拟合参数；
4)由结构面迹长概率密度分布拟合参数推算结构面半径概率密度分布拟合参数：根据圆盘模型，假设结构面形状为圆盘或椭圆盘，当假定结构面为圆盘时，其大小完全由一个参数即半径a确定，对于所有的结构面来说，结构面半径a可以是整数，也可以是半径分布函数f(a)确定的随机变量，假设结构面为圆盘形，结构面形心在三维空间里完全随机分布，则一个露头面与结构面交切的平均迹长是圆的平均弦长，即：
式中：l为结构面迹长，a为结构面的半径；
设结构面半径a服从分布fa(a)，则有：
式中：f(l)为结构面迹长的概率分布；
可见，结构面半径仍然服从负指数分布，其期望和方差为
式中：E(l)为结构面迹长的期望，E(a)为结构面半径的期望，D(a) 为结构面半径的方差；由公式和迹长分布直方图及概率密度拟合曲线得到研究点结构面半径的概率分布模型参数；
5)计算结构面间距概率密度分布拟合参数：根据结构面间距频数分布直方图及概率密度分布拟合曲线确定结构面间距概率密度分布拟合参数。
第三步：岩体结构面三维网络数据生成，其具体步骤如下：
1)模拟空间定义
首先假定一个具有一定大小空间的立方体作为生成结构面三维网络的空间，为消除边界效应，在立体内定义一个较小的立方体，统计计算和相关分析仅考虑位于此立方体内的结构面或被此立方体边界截断后位于其内部的节理部分；
2)确定结构面数目
确定单位空间内结构面的数目，即体密度λv。模拟空间内结构面的数目为λv和空间体积的乘积；
3)确定随机结构面空间位置
根据泊松分布的假定，结构面中心点位置服从均匀分布，采用 Monte-Carlo方法模拟，随机产生各结构面中心点的坐标x、y、z；
4)确定产状、隙宽及结构面半径随机数
根据统计分布形式和特征参数，确定结构面的直径、产状和隙宽，采用Monte-Carlo方法模拟生成随机数。
进一步地，步骤还包括：
5)结构面数目和规模的动态校核
当模拟得到的结构面平均迹长L大于迹长预设值L0，则减小结构面的半径；反之则增加结构面半径直至模拟迹长与实际迹长相适应。
第四步：岩体结构面三维网络可视化，其具体方法为：使用 GeneralBlock软件中FRACTURE DRAWING模块进行岩体结构面的三维可视化。
第五步：输出剖面视图：将GeneralBlock软件获取的结构面的三维可视化成果输出剖面视图。
可选地，将GeneralBlock软件获取的结构面的三维可视化成果输出至少三张不同空间位置的剖面视图。
第六步：基于面裂多边形的面裂指数计算：
面裂指数其数学定义式如下：
SCI＝2R2+6R6+12R12+24R24+48R48+60R60 式17
式17中，R2、R6、R12、R24、R48和R60分别为面裂面积2～6cm2、 6～12cm2、12～24cm2、24～48cm2、48～60cm2和大于60cm2面裂面积区间占结构面迹线平面或露头面研究区面积的比率，以小数表示，视为权值；2、6、12、24、48和60为常数。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明提出的一种基于迹线节点的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，其根据现场获取的碎裂结构岩体结构面几何特征参数，分析结构面几何特征的概率分布和特征参数，以此获取岩体结构面三维网络数据并实现岩体结构面三维网络可视化。根据岩体结构面三维网络可视化成果输出输出剖面视图。以此为基础建立碎裂结构岩体的面裂分布函数，表征碎裂岩体的碎裂程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例中A、B小区结构面分布统计图；
图2是本发明实施例中A小区的结构面产状分布直方图及概率密度拟合曲线图；
图3是本发明实施例中B小区的结构面产状分布直方图及概率密度拟合曲线图；
图4为本发明实施例中A小区的迹长分布直方图及概率密度拟合曲线图；
图5为本发明实施例中B小区的迹长分布直方图及概率密度拟合曲线图；
图6为本发明实施例中A小区的间距分布直方图及概率密度拟合曲线图；
图7为本发明实施例中B小区的间距分布直方图及概率密度拟合曲线图；
图8为本发明实施例中的岩体结构面三维空间坐标系中表示示意图；
图9为本发明实施例中的λv求解示意图；
图10为本发明实施例中的各组结构面体密度图；
图11为本发明实施例中A、B各剖面面裂多边形面裂面积尺度分布直方图及概率密度拟合曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，以便于本领域普通技术人员的理解。
请参阅图1-11，其中，图1中a图为研究点结构面极密度图，图 1中b图为研究点结构面倾向倾角散点图；图2中a图为I组倾向(横轴中“-10°～0°”代表“350°～0°”)；b图为I组倾角；c图为II-①组倾向；d图为II-①组倾角；e图为II-②组倾向；f图为II-②组倾角；g 图为III-①组倾向；h图为III-①组倾角；i图为III-②组倾向；j图为III- ②组倾角；图3中a图为I组倾向(横轴中“-10°～0°”代表“350°～0°”)；b图为I组倾角；c图为II-①组倾向；d图为II-①组倾角；e图为II-②组倾向；f图为II-②组倾角；g图为III-①组倾向；h图为III-①组倾角；i图为III-②组倾向；j图为III-②组倾角；图4中a图为整体迹长分布拟合；b图为I组迹长分布拟合；c图为II-①组迹长分布拟合； d图为II-②组迹长分布拟合；e图为III-①组迹长分布拟合；f图为III- ②组迹长分布拟合；图5中a图为整体迹长分布拟合；b图为I组迹长分布拟合；c图为II-①组迹长分布拟合；d图为II-②组迹长分布拟合；e图为III-①组迹长分布拟合；f图为III-②组迹长分布拟合；图 6中a图为整体间距分布拟合；b图为I组间距分布拟合；c图为II- ①组间距分布拟合；d图为II-②组间距分布拟合；e图为III-①组间距分布拟合；f图为III-②组间距分布拟合；图7中a图为整体间距分布拟合；b图为I组间距分布拟合；c图为II-①组间距分布拟合；d 图为II-②组间距分布拟合；e图为III-①组间距分布拟合；f图为III- ②组间距分布拟合；图11中a图为研究点A正视图；b图为研究点 A左视图；c图为研究点A 1/2x轴视图；d图为研究点A 1/2y轴视图；e图为研究点A 1/2z轴视图；f图为研究点B正视图；g图为研究点B左视图；h图为研究点B 1/2x轴视图；i图为研究点B 1/2y 轴视图；j图为研究点B 1/2z轴视图。
研究区处于四川省绵阳市安州区某滑坡，在滑坡区域选定A、B 两个小区开展精细化调查工作，其中A小区为风化侵蚀较为严重区域，岩体结构面发育程度高，B小区为风化侵蚀相对较弱地区，岩体结构面发育程度较之低。
第一步：获取碎裂结构岩体结构面几何特征参数
对于A、B小区，考虑到该区域岩体结构面发育较为紧密，非接触测量方式解译结构面产状效果不佳的情况，采用人工接触测量法 (测线法)获取岩体结构面产状，采用近景摄影测量的方法获取岩体结构面的迹长和间距。另外，对迹长和间距也可以采用测线法进行测量，也可以采用测窗法进行，而岩体结构面的产状也可以采用测窗法进行。可以理解，对于结构面产状、迹长和间距的测量可以根据实际情况及需求进行选择，本发明对测量方法不作具体限制。
通过采用人工接触测量和近景摄影测量相结合的方式，对主要的两处研究点进行了调查分析，共获得各类参数的数据量如表1。
表1精细化调查获取的碎裂结构岩体几何特征数据量
类型 产状 迹长 间距 合计
A区 405 358 367 1508
B区 320 305 315 1243
合计 725 663 682 2751
第二步：分析结构面几何特征的概率分布和特征参数
利用第一步获取的岩体结构面几何特征参数确定结构面几何特征的概率分布和特征参数，其具体步骤如下：
1)根据产状分布的结构面分组：利用赤平投影方法，把结构面实测数据整理生成极密度图，然后根据产状投影的不同密度，完成结构面分组
岩体中结构面的发育具有一定的规律性和方向性，结构面几何特征的概率模型应分组构建，结构面网络模拟也是分别对各组结构面进行模拟。结构面分组是结构面几何特征统计分析和结构面网络模拟的前提。
利用赤平投影方法，把结构面实测数据整理生成极密度图，然后根据产状投影的不同密度，完成结构面分组。研究区共采集725条结构面数据，剔除错误数据29个后，把产状看成费歇尔分布，利用DIPS 软件，生成了岩体结构面极密度图，可参见图1。
结合图1,结构面密度集中情况和结构面展布的不同簇群，分析认为研究点主要发育的结构面有三组，见表2：①I组，该组结构面与岩层产状一致，平行发育，是原生构造作用形成的结构面；②II组，该组结构面与岩层层面高角度相交，是岩体在受构造作用下形成的结构面；③III组，该组与II组形成“X”型结构，与结构面高角度相交。在II组和III组结构面中，II-①与II-②、III-①与III-②是伴生出现的，说明构造结构面不是仅由构造力作用形成的，是构造作用与岩体结构共同作用的产物。
表2研究区结构面分组
分组 产状 有效结构面数量 占比(％)
I 350°～15°∠25°～45° 175 25.14％
II-① 60°～100°∠60°～90° 127 18.25％
II-② 240°～280°∠60°～90° 122 17.53％
III-① 120°～150°∠60°～90° 144 20.69％
III-② 300°～330°∠60°～90° 128 18.39％
2)计算结构面产状概率密度分布拟合参数：根据结构面分组情况，按组采用频数分布直方图确定样本数据的概率分布形式，并采用极大似然法和最小二乘法拟合法确定样本数据的特征参数
A、B两个小区岩体结构面可分为三大组五小组，下面将依据得出的分组情况，采用频数分布直方图确定样本数据的概率分布形式，并采用极大似然法和最小二乘法拟合法确定样本数据的特征参数。A 小区的结构面产状的频数分布直方图及概率密度分布拟合情况可参见图2，其概率分布的特征参数值见表3；B小区的结构面产状的频数分布直方图及概率密度分布拟合情况可参见图3，其概率密度分布的特征参数值见表3。统计分析来看，两处研究点的产状服从正态分布。
表3 A、B小区结构面产状分布拟合模型及其参数
3)计算结构面迹长概率密度分布拟合参数：根据结构面迹长的频数分布直方图及概率密度分布拟合曲线确定结构面迹长概率密度分布拟合参数
通过近景摄影测量获取各研究小区的图像数据并数字化解译获取了各组结构面的迹长数据。A小区结构面迹长的频数分布直方图及概率密度分布拟合情况可参见图4；B小区结构面迹长的频数分布直方图及概率密度分布拟合情况可参见图5。A、B两个小区的概率分布的特征参数值见表4。
表4 A、B小区迹长分布直方图及概率密度拟合曲线
4)由结构面迹长概率密度分布拟合参数推算结构面半径概率密度分布拟合参数：根据圆盘模型，假设结构面形状为圆盘或椭圆盘，当假定结构面为圆盘时，其大小完全由一个参数即半径a确定，对于所有的结构面来说，结构面半径a可以是整数，也可以是半径分布函数f(a)确定的随机变量，假设结构面为圆盘形，结构面形心在三维空间里完全随机分布，则一个露头面与结构面交切的平均迹长是圆的平均弦长，即：
式中：l为结构面迹长，a为结构面的半径；
设结构面半径a服从分布fa(a)，则有：
式中：f(l)为结构面迹长的概率分布；
可见，结构面半径仍然服从负指数分布，其期望和方差为
式中：E(l)为结构面迹长的期望，E(a)为结构面半径的期望，D(a) 为结构面半径的方差；由式3、式4和迹长分布直方图及概率密度拟合曲线得到研究点结构面半径的概率分布模型参数，参见表5。
表5 A、B小区结构面半径分布拟合模型及其参数
5)计算结构面间距概率密度分布拟合参数：根据结构面间距频数分布直方图及概率密度分布拟合曲线确定结构面间距概率密度分布拟合参数
将A、B小区通过近景摄影测量解译获取的间距数据进行合并和分组，得出A小区结构面间距的频数分布直方图及概率密度分布拟合情况可参见图6；B小区结构面间距的频数分布直方图及概率密度分布拟合情况可参见图7；A、B小区的概率分布的特征参数值见表6。
表6 A、B小区结构面间距分布拟合模型及其参数
第三步：岩体结构面三维网络数据生成，其具体步骤如下：
1)模拟空间定义
首先假定一个具有一定大小空间的立方体作为生成结构面三维网络的空间，为消除边界效应，在立体内定义一个较小的立方体，统计计算和相关分析仅考虑位于此立方体内的结构面或被此立方体边界截断后位于其内部的节理部分。
2)确定结构面数目
确定单位空间内结构面的数目，即体密度λv。模拟空间内结构面的数目为λv和空间体积的乘积。
结构面的密度是指单位尺度范围内结构面的数目，主要由线密度 (λd)、面密度(λs)和体密度(λv)等三种类型。分别表征在结构面法线方向、单位面积和单位体积内结构面条数、结构面中心点和形心点的数目。
请参阅图8，图8所示为岩体结构面在三维空间坐标系中表示示意图。建立三维空间坐标系，设有一组结构面，即图8中△ABC，倾向为α，倾角为β，结构面法线n的方向余弦{l,m,n}为：
如果在露头上布置一条测线，假设其倾伏向为ξ，倾俯角为ζ，则方向余弦{l′,m′,n′}为：
由式5和式6可得结构面法线n和测线夹角θ的余弦为：
cosθ＝ll′+mm′+nn′ 式7
则该组结构面的线密度λd为：
式8中，L为测线长度；N为结构面条数；λ′d为测线方向结构面视线密度。
按照结构面间距和线密度的定义，在统计结构面时要求测线沿着结构面法线方向法制。但在实际的统计过程中，受场地条件限制测线往往只能沿着露头面近水平布置。由结构面线密度定义有：
式9中，d′为测线方向结构面视线间距。
由式8和式9可得该组结构面平均线密度为：
式10中，为该组结构面视间距均值。
根据结构面呈薄圆盘状的假设条件，请参阅图9，图9所示为λv求解示意图，假设测线L与结构面法线平行，即L垂直于结构面。取圆心在L上，半径为R，厚为dR的空心圆筒，其体积为dV＝2πRLDR，则中心点位于体积dV内的结构面数dN为：
dN＝λvdV＝2πRLλvdR 式11
但是，对于中心点位于dV内的结构面，只有其半径r≥R时才能与测线相交。若结构面半径r的密度为f(r)，则中心点在dV内且与测线L相交的结构面数目dn为：
所以，结构面线密度λd为：
若结构面迹长服从负指数分布，则结构面半径服从函数代入式13有：
式14中为结构面半径的均值。
若岩体中存在k组结构面，则结构面总体密度为：
式15中λdi和为第i组结构面的线密度和半径均值。
联立式10和式15，可得结构面总体平均体密度为：
式16中为第i组结构面的视间距均值。
据式16和表5和表6得出A、B小区各组结构面的体密度，可参见图10。
进一步地，以此得到的结构面数量仅作为结构面网络模拟的输入初始值，最终的结构面数量应根据需要动态确定。
3)确定随机结构面空间位置
根据泊松分布的假定，结构面中心点位置服从均匀分布，采用 Monte-Carlo方法模拟，随机产生各结构面中心点的坐标x、y、z；
4)确定产状、隙宽及结构面半径随机数
根据统计分布形式和特征参数，确定结构面的直径、产状和隙宽，采用Monte-Carlo方法模拟生成随机数。
进一步地，步骤还包括：
5)结构面数目和规模的动态校核
当模拟得到的结构面平均迹长L大于迹长预设值L0，则减小结构面的半径；反之则增加结构面半径直至模拟迹长与实际迹长相适应。
最终，得到经动态校核的结构面三维网络模拟参数可见表7。
表7经动态校核的结构面三维网络模拟参数
第四步：岩体结构面三维网络可视化，其具体方法为：使用 GeneralBlock软件中FRACTURE DRAWING模块进行岩体结构面的三维可视化。
第五步：输出剖面视图：将GeneralBlock软件获取的结构面的三维可视化成果输出剖面视图。可选地，将GeneralBlock软件获取的结构面的三维可视化成果输出至少三张不同空间位置的剖面视图。
第六步：基于面裂多边形的面裂指数计算：
在面裂多边形的二维量化研究中，被结构面迹线围限而成的多边形的面积称为面裂面积；那些被围限的多边形称为面裂多边形。在计算机的图像识别计算中，计算机是计算图像中多边形的像素(pix) 占比多少来表示多边形的面积，而不是实际现场受节理切割岩块露面大小，但是其大小的表征。
在面裂多边形的二维量化研究中，使用南京大学地球科学与工程学院刘春副教授开发的孔隙(颗粒)及裂隙图像识别与分析系统 (PCAS)的Region模块进行统计分析。使用Region模块可以方便快速的统计出迹线围限多边形的像素面积，大大提高了分析的效率。
因为本研究中像素面积的值较大，最大达到105数量级，故将面积取常用对数(lgx)再行统计，其值称为面裂面积尺度，相应的转换关系为：
Pi:P＝Ri:R 式17
pi＝lgPi 式18
式17和式18中，Pi为图像中第i个面裂多边形的像素面积，单位pix； P为识别图像的总的像素面积，单位pix；Ri为图像中第i个面裂多边形对应的实际露头面中被结构面围限切割多边形面积，单位m2；R为识别图像对应实际露头面的面积，单位m2；pi为第i个面裂多边形的面裂面积尺度，单位pix。
经分组统计并拟合分析的A、B小区典型剖面面裂多边形面裂面积尺度分布直方图及概率密度拟合曲线，可参见图11。
利用岩体结构面三维网络模拟技术可以方便的生成岩体任意二维剖面的剖面图。这些因为结构面的切割和围限形而成若干多边形，块体的面积大小和分布一定程度上表征了岩体的碎裂程度，可以作为评价岩体质量的指标。借鉴岩体块度系数Jcm和岩体块度指数RBI的思想，提出面裂指数 SCI(Surface Crack Index)概念：
SCI＝2R2+6R6+12R12+24R24+48R48+60R60 式19
式19中，R2、R6、R12、R24、R48和R60分别为面裂面积2～6cm2、6～12cm2、12～24cm2、24～48cm2、48～60cm2和大于60cm2面裂面积区间占结构面迹线平面或露头面研究区面积的比率，以小数表示，视为权值；2、6、12、24、 48和60为常数。研究采用PCAS软件识别图像区块像素面积，并按式16 换算为实际面裂面积。
按照式19中定义，A、B小区岩体结构面三维网络模型视图剖面的面裂指数如表8。
表8研究点结构面三维网络模型剖面视图面裂指数
从表8中可以明显看出，A小区的面裂指数比B小区的面裂指数低，表明其碎裂程度比B小区高。这与现场实测的结果一致，表明面裂指数SCI 是能够较好量化碎裂结构岩体碎裂程度的指标。
以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)获取碎裂结构岩体结构面几何特征参数；
(2)分析结构面几何特征的概率分布和特征参数；
(3)岩体结构面三维网络数据生成；
(4)岩体结构面三维网络可视化；
(5)输出剖面视图；
(6)基于面裂多边形计算面裂指数。
2.根据权利要求1所述的一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体方法如下:
利用测线法或测窗法获取岩体结构面几何特征参数，其中，岩体结构面几何特征参数包括结构面的产状、迹长、间距。
3.根据权利要求1的所述的一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体方法如下:
利用近景摄影测量法获取岩体结构面几何特征参数，其中，岩体结构面几何特征参数包括结构面的产状、迹长、间距。
4.根据权利要求2的所述的一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体方法如下：
1)根据产状分布的结构面分组；
2)计算结构面产状概率密度分布拟合参数；
3)计算结构面迹长概率密度分布拟合参数；
4)由结构面迹长概率密度分布拟合参数推算结构面半径概率密度分布拟合参数；
5)计算结构面间距概率密度分布拟合参数。
5.根据权利要求4的所述的一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体方法如下：
1)模拟空间定义
首先假定一个具有一定大小空间的立方体作为生成结构面三维网络的空间，为消除边界效应，在立体内定义一个较小的立方体，统计计算和相关分析仅考虑位于此立方体内的结构面或被此立方体边界截断后位于其内部的节理部分；
2)确定结构面数目
确定单位空间内结构面的数目，即体密度λv。模拟空间内结构面的数目为λv和空间体积的乘积；
3)确定随机结构面空间位置
根据泊松分布的假定，结构面中心点位置服从均匀分布，采用Monte-Carlo方法模拟，随机产生各结构面中心点的坐标x、y、z；
4)确定产状、隙宽及结构面半径随机数
根据统计分布形式和特征参数，确定结构面的直径、产状和隙宽，采用Monte-Carlo方法模拟生成随机数。
6.根据权利要求4的所述的一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体方法如下：
1)模拟空间定义
首先假定一个具有一定大小空间的立方体作为生成结构面三维网络的空间，为消除边界效应，在立体内定义一个较小的立方体，统计计算和相关分析仅考虑位于此立方体内的结构面或被此立方体边界截断后位于其内部的节理部分；
2)确定结构面数目
确定单位空间内结构面的数目，即体密度λv。模拟空间内结构面的数目为λv和空间体积的乘积，以此得到的结构面数目仅作为结构面网络模拟的输入初始值，最终的结构面数量应根据需要动态确定；
3)确定随机结构面空间位置
根据泊松分布的假定，结构面中心点位置服从均匀分布，采用Monte-Carlo方法模拟，随机产生各结构面中心点的坐标x、y、z；
4)确定产状、隙宽及结构面半径随机数
根据统计分布形式和特征参数，确定结构面的直径、产状和隙宽，采用Monte-Carlo方法模拟生成随机数；
5)结构面数目和规模的动态校核
当模拟得到的结构面平均迹长L大于迹长预设值L0，则减小结构面的半径；反之则增加结构面半径直至模拟迹长与实际迹长相适应。
7.根据权利要求5或6任一项所述的一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，其特征在于，所述步骤(4)的具体方法为：使用GeneralBlock软件中FRACTUREDRAWING模块进行岩体结构面的三维可视化。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，其特征在于，所述步骤(5)的具体方法为：
将GeneralBlock软件获取的结构面的三维可视化成果输出剖面视图。
9.根据权利要求8所述的一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，其特征在于，所述步骤(5)的具体方法为：
将GeneralBlock软件获取的结构面的三维可视化成果输出至少三张不同空间位置的剖面视图。
10.根据权利要求1所述的一种基于面裂多边形的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法，其特征在于，所述步骤(6)的具体方法如下：
面裂指数其数学定义式如下：
SCI＝2R2+6R6+12R12+24R24+48R48+60R60 式17
式17中，R2、R6、R12、R24、R48和R60分别为面裂面积2～6cm2、6～12cm2、12～24cm2、24～48cm2、48～60cm2和大于60cm2面裂面积区间占结构面迹线平面或露头面研究区面积的比率，以小数表示，视为权值；2、6、12、24、48和60为常数。
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