CN112257326B - 一种围岩应力状态的数值模拟方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种围岩应力状态的数值模拟方法及系统，所述模拟方法包括如下步骤：在待分析围岩的有限空间内生成Voronoi图；将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成待分析围岩的岩石数值模型；利用位移控制法对所述岩石数值模型进行加载，获得加载条件下的待分析围岩的应变数据。本发明将Voronoi图应用于PFC软件，对岩石的数值模型进行描述，提高了建模结果与岩石的细观结构的相似度，进而提高了围岩应力状态的数值模拟的精度。
Description
技术领域
本发明涉及采矿安全管理技术领域，特别涉及一种围岩应力状态的数值模拟方法及系统。
背景技术
采矿工程中，围岩由原岩应力状态过渡至揭露状态，经历了复杂的采动应力环境演化过程。采动应力驱动下，围岩发生一系列变形破坏现象，甚至引发灾害事故，威胁生产安全。随着数值计算领域的不断创新优化与提升，在研究围岩稳定性方面利用数值模拟的方法能更加真实地再现复杂应力路径下围岩渐进破坏的过程。受地层形成规律的影响，地下岩体存在大量节理、裂隙，利用PFC数值计算方法，建立非连续介质模型能更准确地对围岩形态进行描述，该模拟方法所得结果的准确性取决于岩石细观结构的表征程度。常用的有BPM模型，该模型提出的是一种改进型岩石破坏模拟方法，该方法考虑到岩石细观结构对其力学行为的影响，加强了对岩石不规则颗粒的自相似模拟，但该方法无法真实模拟岩石细观颗粒之间的剪切闭锁现象；在此模型基础上进行优化，得到了CPM模型、GBM模型在BPM模型的基础上，采用线性平行接触粘接细观颗粒，提出了一种采用Stamp算法构建复杂细观颗粒的方法形成CPM模型，该方法受模型几何参数影响更为明显，需耗费大量时间对模型几何参数进行改进；基于BPM模型，考虑岩石细观结构对其力学行为的影响，加强了对岩石不规则颗粒的自相似模拟，提出了GBM模型构建方法；基于BPM模型引入一组随机分布裂隙，采用随机分布裂隙对BPM模型进行切割，将被裂隙切割的线性平行接触替换为光滑节理接触，形成了能体现非连续弱面对岩石力学行为的SRM模型。
上述建模方法在对岩石数值模型的构建中存在于实际岩石特征不符，特别是与破碎岩石的相似度较差，而且后期计算结果过于依赖岩石的参数赋值，结果准确度较低。如何提高围岩应力状态的数值模拟的精度成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种围岩应力状态的数值模拟方法及系统，以提高围岩应力状态的数值模拟的精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种围岩应力状态的数值模拟方法，所述模拟方法包括如下步骤：
在待分析围岩的有限空间内生成Voronoi图；
将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成待分析围岩的岩石数值模型；
利用位移控制法对所述岩石数值模型进行加载，获得加载条件下的待分析围岩的应变数据。
可选的，所述在待分析围岩的有限空间内生成Voronoi图，具体包括：
在所述有限空间内随机生成多个点；
分别以每个所述点为球心生成多个球体；
以相同的生长速度使多个所述球体逐渐生长，直到所有所述球体将所述有限空间完全填充，得到Voronoi图。
可选的，将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成待分析围岩的岩石数值模型，具体包括：
判断所述待分析围岩是否为完整岩石，获得判断结果；
若所述判断结果为是，则将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC 软件中生成完整岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型；
若所述判断结果为否，则将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC 软件中生成破碎岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型。
可选的，所述将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成完整岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型，具体包括：
在所述PFC软件中建立待分析围岩的BPM模型；
将所述Voronoi图导入PFC软件，利用PFC软件的Fish语言将Voronoi 图中同一个Voronoi单元的四面体合并成一个Voronoi图形态，获得每个 Voronoi单元对应的Voronoi图形态；
移动所述Voronoi图中每个Voronoi图形态，直到所述Voronoi图与所述 BPM模型重合，获得移动后的Voronoi图；
将BPM模型中中心位于移动后的Voronoi图中同一个Voronoi单元的球体颗粒划分为一个Clump结构，形成VCPM模型；
将VCPM模型中的各个Clump结构采用线性平行接触的方式进行粘接，获得完整岩石数值模拟模型。
可选的，所述将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成破碎岩石数值模拟模型，具体包括：
将所述Voronoi图导入PFC软件，利用PFC软件的Fish语言将Voronoi 图中同一个Voronoi单元的四面体合并成一个Voronoi图形态，获得每个 Voronoi单元对应的Voronoi图形态，
将每个Voronoi图形态的多面体边角转化为过渡圆弧角，获得多个转换后的Voronoi图形态；
分别将每个转换后的Voronoi图形态作为一个Block模板，建立VCPM模型；
将VCPM模型中的各个Block模板采用线性平行接触的方式进行粘接，获得破碎岩石数值模拟模型。
一种围岩应力状态的数值模拟系统，所述模拟系统包括：
Voronoi图生成模块，用于在待分析围岩的有限空间内生成Voronoi图；
岩石数值模型建立模块，用于将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述 PFC软件中生成待分析围岩的岩石数值模型；
数值分析模块，用于利用位移控制法对所述岩石数值模型进行加载，获得加载条件下的待分析围岩的应变数据。
可选的，所述Voronoi图生成模块，具体包括：
随机点生成子模块，用于在所述有限空间内随机生成多个点；
球体生成子模块，用于分别以每个所述点为球心生成多个球体；
Voronoi图生成子模块，用于以相同的生长速度使多个所述球体逐渐生长，直到所有所述球体将所述有限空间完全填充，得到Voronoi图。
可选的，所述岩石数值模型建立模块，具体包括：
判断子模块，用于判断所述待分析围岩是否为完整岩石，获得判断结果；
完整岩石数值模拟模型建立子模块，用于若所述判断结果为是，则将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成完整岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型；
破碎岩石数值模拟模型建立子模块，用于若所述判断结果为否，则将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成破碎岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型。
可选的，所述完整岩石数值模拟模型建立子模块，具体包括：
BPM模型建立单元，用于在所述PFC软件中建立待分析围岩的BPM模型；
四面体合并单元，用于将所述Voronoi图导入PFC软件，利用PFC软件的Fish语言将Voronoi图中同一个Voronoi单元的四面体合并成一个Voronoi 图形态，获得每个Voronoi单元对应的Voronoi图形态；
移动单元，用于移动所述Voronoi图中每个Voronoi图形态，直到所述 Voronoi图与所述BPM模型重合，获得移动后的Voronoi图；
划分单元，用于将BPM模型中中心位于移动后的Voronoi图中同一个 Voronoi单元的球体颗粒划分为一个Clump结构，形成VCPM模型；
将VCPM模型中的各个Clump结构采用线性平行接触的方式进行粘接，获得完整岩石数值模拟模型。
可选的，所述破碎岩石数值模拟模型建立子模块，具体包括：
四面体合成单元，用于将所述Voronoi图导入PFC软件，利用PFC软件的Fish语言将Voronoi图中同一个Voronoi单元的四面体合并成一个Voronoi 图形态，获得每个Voronoi单元对应的Voronoi图形态，
边角转化单元，用于将每个Voronoi图形态的多面体边角转化为过渡圆弧角，获得多个转换后的Voronoi图形态；
VCPM模型建立单元，用于分别将每个转换后的Voronoi图形态作为一个Block模板，建立VCPM模型；
粘接单元，用于将VCPM模型中的各个Block模板采用线性平行接触的方式进行粘接，获得破碎岩石数值模拟模型。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种围岩应力状态的数值模拟方法及系统，所述模拟方法包括如下步骤：在待分析围岩的有限空间内生成Voronoi图；将所述Voronoi 图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成待分析围岩的岩石数值模型；利用位移控制法对所述岩石数值模型进行加载，获得加载条件下的待分析围岩的应变数据。本发明将Voronoi图应用于PFC软件，对岩石的数值模型进行描述，提高了建模结果与岩石的细观结构的相似度，进而提高了围岩应力状态的数值模拟的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种围岩应力状态的数值模拟方法的流程图；
图2为本发明提供的一种围岩应力状态的数值模拟方法的原理图；
图3为本发明提供的完整岩石建模中的建立的模型图；图3(a)为完整岩石建模中建立的BPM模型图，图3(b)为完整岩石建模中Voronoi图导入PFC软件后的结构图，图3(c)为完整岩石建模中四面体合并结构图，图 3(d)为完整岩石建模中BPM模型与Voronoi结构叠加后的结构图，图3(e) 为完整岩石建模中建立的VCPM模型图，图3(f)为完整岩石建模中Clupm 结构粘接后的VCPM模型图，图3(g)完整岩石数值模型图；
图4为本发明提供的破碎岩石建模中的建立的模型图；图4(a)为破碎岩石建模中Voronoi图导入PFC软件后的结构图，图4(b)为破碎岩石建模中四面体合并结构图，图4(c)为破碎岩石建模中四面体结构拆分图，图4 (d)为破碎岩石建模中Block模板结构图，图4(e)为破碎岩石建模中建立的VCPM模型图，图4(f)为破碎岩石建模中Block模板粘接后的VCPM 模型图，图4(g)破碎岩石数值模型图。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种围岩应力状态的数值模拟方法及系统，以提高围岩应力状态的数值模拟的精度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细的说明。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。应该理解，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接，使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图1和2所示，本发明提供一种围岩应力状态的数值模拟方法，所述模拟方法包括如下步骤：
步骤101，在待分析围岩的有限空间内生成Voronoi图。
步骤101所述在待分析围岩的有限空间内生成Voronoi图，具体包括：在所述有限空间内随机生成多个点；分别以每个所述点为球心生成多个球体；以相同的生长速度使多个所述球体逐渐生长，直到所有所述球体将所述有限空间完全填充，得到Voronoi图。
步骤102，将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成待分析围岩的岩石数值模型。
步骤102所述将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成待分析围岩的岩石数值模型，具体包括：判断所述待分析围岩是否为完整岩石，获得判断结果；若所述判断结果为是，则将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成完整岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型；若所述判断结果为否，则将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成破碎岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型。
其中，所述将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成完整岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型，具体包括：在所述 PFC软件中建立待分析围岩的BPM模型；将所述Voronoi图导入PFC软件，利用PFC软件的Fish语言将Voronoi图中同一个Voronoi单元的四面体合并成一个Voronoi图形态，获得每个Voronoi单元对应的Voronoi图形态；移动所述Voronoi图中每个Voronoi图形态，直到所述Voronoi图与所述BPM模型重合，获得移动后的Voronoi图；将BPM模型中中心位于移动后的Voronoi 图中同一个Voronoi单元的球体颗粒划分为一个Clump结构，形成VCPM模型；将VCPM模型中的各个Clump结构采用线性平行接触的方式进行粘接，获得完整岩石数值模拟模型。
具体的如图2所示，所述的构建完整岩石数值模型包括如下流程步骤：
步骤201：在PFC软件中建立常规的BPM模型；
步骤202：将Voronoi图导入PFC软件中，形成的Voronoi单元在软件中以四面体形式体现；
步骤203：利用Fish语言将同一Voronoi单元中的四面体合并成Voronoi 图形态；
步骤204：移动Voronoi单元，直至与BPM模型完全重叠；
步骤205：将中心落于同一Voronoi单元中的球体颗粒划分为一个Clump 结构，形成VCPM模型；
步骤206：将VCPM模型中不同的Clump结构之间采用线形平行接触进行粘接。
完整岩石数值模拟模型建立过程中每个阶段的模型，如图3所示。
所述将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成破碎岩石数值模拟模型，具体包括：将所述Voronoi图导入PFC软件，利用PFC软件的Fish语言将Voronoi图中同一个Voronoi单元的四面体合并成一个Voronoi 图形态，获得每个Voronoi单元对应的Voronoi图形态，将每个Voronoi图形态的多面体边角转化为过渡圆弧角，获得多个转换后的Voronoi图形态；分别将每个转换后的Voronoi图形态作为一个Block模板，建立VCPM模型；将VCPM模型中的各个Block模板采用线性平行接触的方式进行粘接，获得破碎岩石数值模拟模型。
具体的如图2所示，所述的构建破碎岩石数值模型包括如下流程步骤：
步骤301：将Voronoi图导入PFC软件中，形成的Voronoi单元在软件中以四面体形式体现；
步骤302：利用Fish语言将同一Voronoi单元中的四面体合并成Voronoi 图形态；
步骤303：对Voronoi单元进行编号，根据编号依次拆分所有Voronoi 单元；
步骤304：将Voronoi单元根据指定半径将多面体边角转化为圆弧过渡，并依次转化为Block模板；
步骤305：设定Voronoi单元体积比例，建立VCPM模型；
步骤306：将VCPM模型中不同的Block模板之间采用线形平行接触进行粘接。
步骤103，利用位移控制法对所述岩石数值模型进行加载，获得加载条件下的待分析围岩的应变数据。
破碎岩石数值模拟模型建立过程中每个阶段的模型，如图4所示。
一种围岩应力状态的数值模拟系统，所述模拟系统包括：
Voronoi图生成模块，用于在待分析围岩的有限空间内生成Voronoi图。
所述Voronoi图生成模块，具体包括：随机点生成子模块，用于在所述有限空间内随机生成多个点；球体生成子模块，用于分别以每个所述点为球心生成多个球体；Voronoi图生成子模块，用于以相同的生长速度使多个所述球体逐渐生长，直到所有所述球体将所述有限空间完全填充，得到Voronoi 图。
岩石数值模型建立模块，用于将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述 PFC软件中生成待分析围岩的岩石数值模型。
所述岩石数值模型建立模块，具体包括：判断子模块，用于判断所述待分析围岩是否为完整岩石，获得判断结果；完整岩石数值模拟模型建立子模块，用于若所述判断结果为是，则将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述 PFC软件中生成完整岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型；破碎岩石数值模拟模型建立子模块，用于若所述判断结果为否，则将所述 Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成破碎岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型。
其中，所述完整岩石数值模拟模型建立子模块，具体包括：BPM模型建立单元，用于在所述PFC软件中建立待分析围岩的BPM模型；四面体合并单元，用于将所述Voronoi图导入PFC软件，利用PFC软件的Fish语言将Voronoi图中同一个Voronoi单元的四面体合并成一个Voronoi图形态，获得每个Voronoi单元对应的Voronoi图形态；移动单元，用于移动所述Voronoi 图中每个Voronoi图形态，直到所述Voronoi图与所述BPM模型重合，获得移动后的Voronoi图；划分单元，用于将BPM模型中中心位于移动后的 Voronoi图中同一个Voronoi单元的球体颗粒划分为一个Clump结构，形成 VCPM模型；将VCPM模型中的各个Clump结构采用线性平行接触的方式进行粘接，获得完整岩石数值模拟模型。。
所述破碎岩石数值模拟模型建立子模块，具体包括：四面体合成单元，用于将所述Voronoi图导入PFC软件，利用PFC软件的Fish语言将Voronoi 图中同一个Voronoi单元的四面体合并成一个Voronoi图形态，获得每个 Voronoi单元对应的Voronoi图形态，边角转化单元，用于将每个Voronoi图形态的多面体边角转化为过渡圆弧角，获得多个转换后的Voronoi图形态； VCPM模型建立单元，用于分别将每个转换后的Voronoi图形态作为一个Block模板，建立VCPM模型；粘接单元，用于将VCPM模型中的各个Block 模板采用线性平行接触的方式进行粘接，获得破碎岩石数值模拟模型。
数值分析模块，用于利用位移控制法对所述岩石数值模型进行加载，获得加载条件下的待分析围岩的应变数据。
实施例1
对完整岩石数值模型参数进行赋值，直径为50mm，高度为100m，包含100000个球体颗粒，被分配成6000个不规则多面体，弹性模量为6.0GPa，刚度比为2.0，摩擦系数为0.35，内聚力为37.5MPa，内摩擦角为40.0°，抗拉强度为18.0MPa，以加载速度为10-5mm/step对模型实施加载。
实施例2
对破碎岩石数值模型参数进行赋值，边长为1m，包含3000个破碎岩石块体，弹性模量为0.1GPa，刚度比为1.5，摩擦系数为0.50，模型底部和四周为刚性墙边界，以加载速度为10-3mm/step对模型实施加载。
根据某种岩石的物理力学性质，建立数值模型，并对其受载情况进行分析。
利用基于Voronoi图的精细化PFC数值计算方法得到的岩石破坏单轴抗压强度为221MPa，弹性模量为64GPa，对岩石进行力学实验分别得到单轴抗压强度和弹性模量值为203MPa和64GPa，差值分别为8.8％和0。
综上所述，本发明的围岩应力状态的数值模拟方法及系统能准确的描述完整岩石和破碎岩石的结构特征，结果与实际结果非常接近。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种围岩应力状态的数值模拟方法及系统，所述模拟方法将Voronoi图应用于PFC软件，对岩石的数值模型进行描述，建模结果与岩石的细观结构相似度极高，能准确的描述完整岩石和破碎岩石的结构特征，建模简单，对模型参数赋值调整便捷，进一步优化了岩石在数值计算中的建模方法，结果与实际结果更加接近。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种围岩应力状态的数值模拟方法，其特征在于，所述模拟方法包括如下步骤：
在待分析围岩的有限空间内生成Voronoi图；
将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成待分析围岩的岩石数值模型；
利用位移控制法对所述岩石数值模型进行加载，获得加载条件下的待分析围岩的应变数据；
将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成待分析围岩的岩石数值模型，具体包括：
判断所述待分析围岩是否为完整岩石，获得判断结果；
若所述判断结果为是，则将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成完整岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型；
若所述判断结果为否，则将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成破碎岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型；
所述将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成完整岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型，具体包括：
在所述PFC软件中建立待分析围岩的BPM模型；
将所述Voronoi图导入PFC软件，利用PFC软件的Fish语言将Voronoi图中同一个Voronoi单元的四面体合并成一个Voronoi图形态，获得每个Voronoi单元对应的Voronoi图形态；
移动所述Voronoi图中每个Voronoi图形态，直到所述Voronoi图与所述BPM模型重合，获得移动后的Voronoi图；
将BPM模型中中心位于移动后的Voronoi图中同一个Voronoi单元的球体颗粒划分为一个Clump结构，形成VCPM模型；
将VCPM模型中的各个Clump结构采用线性平行接触的方式进行粘接，获得完整岩石数值模拟模型；
所述将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成破碎岩石数值模拟模型，具体包括：
将所述Voronoi图导入PFC软件，利用PFC软件的Fish语言将Voronoi图中同一个Voronoi单元的四面体合并成一个Voronoi图形态，获得每个Voronoi单元对应的Voronoi图形态，
将每个Voronoi图形态的多面体边角转化为过渡圆弧角，获得多个转换后的Voronoi图形态；
分别将每个转换后的Voronoi图形态作为一个Block模板，建立VCPM模型；
将VCPM模型中的各个Block模板采用线性平行接触的方式进行粘接，获得破碎岩石数值模拟模型。
2.根据权利要求1所述的围岩应力状态的数值模拟方法，其特征在于，所述在待分析围岩的有限空间内生成Voronoi图，具体包括：
在所述有限空间内随机生成多个点；
分别以每个所述点为球心生成多个球体；
以相同的生长速度使多个所述球体逐渐生长，直到所有所述球体将所述有限空间完全填充，得到Voronoi图。
3.一种围岩应力状态的数值模拟系统，其特征在于，所述模拟系统包括：
Voronoi图生成模块，用于在待分析围岩的有限空间内生成Voronoi图；
岩石数值模型建立模块，用于将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成待分析围岩的岩石数值模型；
数值分析模块，用于利用位移控制法对所述岩石数值模型进行加载，获得加载条件下的待分析围岩的应变数据；
所述岩石数值模型建立模块，具体包括：
判断子模块，用于判断所述待分析围岩是否为完整岩石，获得判断结果；
完整岩石数值模拟模型建立子模块，用于若所述判断结果为是，则将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成完整岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型；
破碎岩石数值模拟模型建立子模块，用于若所述判断结果为否，则将所述Voronoi图导入PFC软件，在所述PFC软件中生成破碎岩石数值模拟模型，作为待分析围岩的岩石数值模型；
所述完整岩石数值模拟模型建立子模块，具体包括：
BPM模型建立单元，用于在所述PFC软件中建立待分析围岩的BPM模型；
四面体合并单元，用于将所述Voronoi图导入PFC软件，利用PFC软件的Fish语言将Voronoi图中同一个Voronoi单元的四面体合并成一个Voronoi图形态，获得每个Voronoi单元对应的Voronoi图形态；
移动单元，用于移动所述Voronoi图中每个Voronoi图形态，直到所述Voronoi图与所述BPM模型重合，获得移动后的Voronoi图；
划分单元，用于将BPM模型中中心位于移动后的Voronoi图中同一个Voronoi单元的球体颗粒划分为一个Clump结构，形成VCPM模型；
将VCPM模型中的各个Clump结构采用线性平行接触的方式进行粘接，获得完整岩石数值模拟模型；
所述破碎岩石数值模拟模型建立子模块，具体包括：
四面体合成单元，用于将所述Voronoi图导入PFC软件，利用PFC软件的Fish语言将Voronoi图中同一个Voronoi单元的四面体合并成一个Voronoi图形态，获得每个Voronoi单元对应的Voronoi图形态，
边角转化单元，用于将每个Voronoi图形态的多面体边角转化为过渡圆弧角，获得多个转换后的Voronoi图形态；
VCPM模型建立单元，用于分别将每个转换后的Voronoi图形态作为一个Block模板，建立VCPM模型；
粘接单元，用于将VCPM模型中的各个Block模板采用线性平行接触的方式进行粘接，获得破碎岩石数值模拟模型。
4.根据权利要求3所述的围岩应力状态的数值模拟系统，其特征在于，所述Voronoi图生成模块，具体包括：
随机点生成子模块，用于在所述有限空间内随机生成多个点；
球体生成子模块，用于分别以每个所述点为球心生成多个球体；
Voronoi图生成子模块，用于以相同的生长速度使多个所述球体逐渐生长，直到所有所述球体将所述有限空间完全填充，得到Voronoi图。
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