(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211115101.4 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 孙晓贺　施成华　雷明锋　郑可跃　 王祖贤　张轩煜　康瑞强　贾朝军　 彭铸　 (74)专利代理 机构 长沙正奇专利事务所有限责 任公司 431 13 专利代理师 王娟　马强 (51)Int.Cl. G06T 17/05(2011.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 30/23(2020.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于钻孔数据的地层力学参数有限元建模 方法及终端设备 (57)摘要 本发明公开了一种基于钻孔数据的地层力 学参数有限元建模方法及终端设备， 包括以下步 骤： 1)建立无地层参数的有限元模型； 2)工程现 场钻孔数据采集； 3)钻孔数据离散化并对有限元 模型赋予相应参数； 4)根据单元间相互作用关系 求解非钻孔位置单元参数； 5)将非钻孔位置地层 参数更新并分类， 随后赋予到有限元模型。 该发 明避免了直接在有 限元模型进行地层几何划分 所带来的网格畸变等问题， 可根据已有钻孔数据 在网格均一的有限元模型中生 成不同地层参数， 以此反映不同地层起伏变化规律， 从而实现带倾 斜地层的有限元 数值模拟计算。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115482344 A 2022.12.16 CN 115482344 A 1.一种基于钻孔数据的地层力学参数有限元建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 建立无地层参数的有限元模型； 采集工程现场钻孔数据； 所述工程现场钻孔数据包 括各钻孔 位置及编号、 各钻孔内各土层的埋深及力学参数； S2、 离散化所述现场钻孔数据， 并对所述有限元模型 赋予相应参数； S3、 根据有限元模型 单元间的相关作用关系， 计算非钻孔 位置单元的参数； S4、 更新并分类非钻孔位置地层参数， 并将更新后的非钻孔位置地层参数赋予有限元 模型。 2.根据权利要求1所述的基于钻孔数据的地层力学参数有限元建模方法， 其特征在于， 步骤S1中， 建立无地层参数的有限元模型的具体实现过程包括： 设置有限元模型的几何尺寸大小， 完成有限元模型整体尺寸的几何建模， 得到有限元 整体几何模型； 对有限元整体几何模型进行网格划分， 并对划分后的单 元和节点进行编号； 导出所述单元和节点的对应关系以及各节点的坐标值。 3.根据权利要求2所述的基于钻孔数据的地层力学参数有限元建模方法， 其特征在于， 所述单元和节点的对应关系存储于矩阵A中， 所述矩阵A第一列为单元编号， 其余列为节点 编号； 矩阵A每一行中第一个数字为单 元编号， 其 余数字均为该 单元所对应的节点编号。 4.根据权利要求2所述的基于钻孔数据的地层力学参数有限元建模方法， 其特征在于， 所述各节点的坐标值存储于矩阵B中， 矩阵B第一列为节 点编号， 其余列为坐标值； 其中矩阵 B每一行中第一个数字为节点编号， 其 余数字均为该节点编号对应的坐标值。 5.根据权利要求1所述的基于钻孔数据的地层力学参数有限元建模方法， 其特征在于， 步骤S2中， 对 钻孔数据离 散化， 并对所述有限元模型 赋予相应参数的具体实现过程包括： 计算所述有限元模型中各 单元中心点的坐标值； 根据所述各单元中心点的坐标值， 查找平面坐标等于各钻孔平面坐标的单元， 若没有 与某钻孔平面坐标相同的单元， 则查找与该钻孔平面坐标距离最近的单元， 将查找的所有 单元组成矩阵E； 对比钻孔内的土层埋深和单元的埋深坐标信 息， 将钻孔相应埋深的参数赋予所述矩阵 E。 6.根据权利要求5所述的基于钻孔数据的地层力学参数有限元建模方法， 其特征在于， 步骤S3的具体实现过程包括： 将各单元中心点的坐标值存 储于矩阵D中； 将所述矩阵D与矩阵E做差， 得到非钻孔 位置单元的中心坐标集 合F。 7.根据权利要求1～6之一所述的基于钻孔数据的地层力学参数有限元建模方法， 其特 征在于， 步骤S4的具体实现过程包括： 将非钻孔位置第i个单元参数fij与钻孔位置每个单元的参数相减， 挑选出最小的差值， 将该差值 最小的钻孔 位置单元参数作为非钻孔 位置第i个单 元参数， 代替fij； 遍历完所有非钻孔位置单元， 完成全部非钻孔位置单元参数的更新； 更新后的每个非 钻孔位置单元的参数都是钻孔 位置单元参数的一种， 完成单 元参数分类， 即实现地层分类； 将更新好的单元参数按照单元编 号赋予到有限元模型中， 得到全地层参数的有限元模 型；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115482344 A 2其中， emj为钻孔位置单元矩阵E中第m个单元的第j个力学参数； n 为钻孔位置单元矩阵E的总个数； pim为计算非钻孔位置第i个单元参 数时钻孔位置单元矩阵 E中第m个单元参数所占权重， dxim、 dyim分别为 钻孔位置第m个单元和非钻孔位置第i个单元之间的水平向和竖向距离， dxil、 dyil分别为钻 孔位置第l个单元和非钻孔位置第i个单元之间的水平向和竖向距离， k为比例系数， n为钻 孔位置单元矩阵E中的单 元个数。 8.根据权利要求7所述的基于钻孔数据的地层力学参数有限元建模方法， 其特征在于， 当有限元模型为 三维模型时， pim通过下式计算： 9.一种终端设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上的计算机程序； 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机程序， 以实现权利要求1～8之一所述方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序/指令； 其特征在于， 所述计算机 程序/指令被处 理器执行时实现权利要求1～8之一所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115482344 A 3