三维复杂岩石块体单元系统的识别方法

由于岩体中断层和节理等结构面发育，而且这些结构面往往并非无限延伸，因此被结构面所切割而成的块体单元系统就同时包含有凸块体单元和凹块体单元。在对块体单元系统进行渗流、应力和稳定分析时，需首先识别出所有块体单元的形状、大小、位置以及相关关系等信息。研究三维块体单元系统的自动识别方法，开发相应的前处理软件，可以省掉数据输入中大量费时的工作，提高数据输入的准确性和可检验性，为分析方法在实际工程中应用提供便利。

石根华（1977）在他提出的关键块理论中，运用赤平极射投影的方法，对一些简单的凸块体进行了有效的识别。Lin、Fairhurst和Starfield（1987）也基于赤平极射投影的方法，并运用拓扑技术，开发出三维块体识别方法，但该法比较繁琐，且不能识别出凹块体。Heliot（1988）针对节理发育的随机性，将统计方法与块体识别方法结合起来，实现了块体识别的随机分析，但该法也不能解决凹块体的识别问题。Cundall（1988）为其离散单元法而提出的块体识别方法，以及其他的一些识别方法，或者不能处理凹块体，或者必须将其分成若干个子凸块体，识别出来以后再将其合并。张奇华等人（2004）采用块体加和块体减的方法，实现了复杂形状块体的识别。

上述识别方法的共同点在于将凸块体和凹块体区别对待，无论是概念上还是识别方法上都不能将凸块体和凹块体统一起来，因此，在识别凹块体时遇到了困难。(www.xing528.com)

要在块体识别中将凸块体和凹块体统一起来，首先必须在概念上统一它们。1992年，Ikegawa和Hudson提出了矢体（Directed Body）的概念，其精髓就在于用矢量来描述块体。在矢体的意义上，块体不再有凹凸之分，而是被统一为矢体，这就给块体识别带来了很大的方便。石根华（1994）为其不连续变形理论而提出的块体识别方法，以及Jing&Stephansson（1994）提出的块体识别方法都运用矢量描述，且成功地实现了任意形状二维块体的识别。

笔者基于矢体的概念，建立了一套比较完整的三维块体单元识别方法（汪卫明，陈胜宏，1998）。