简化和优化DFN---fracture combine命令

1 引言

生成一个随机DFN的方法是首先使用fracture template create命令指定断裂随机分布的参数，然后使用fracture generate 命令产生出一个DFN；或者直接从外部程序导入(FLAC3D导入Fracman生成的离散断裂网络(DFN)模型)。一个现实的问题是这样的DFN可能包含几万条断裂，而这些断裂不可能完全形成块体用于力学计算，因此我们需要简化DFN。

根据问题的不同用途和属性，可以联合使用多种内置的命令简化DFN。例如：

fracture cluster

fracture combine

fracture compute

fracture connectivity

fracture delete

fracture intersections compute

fracture intersections delete

fracture prune

也可以自定义FISH函数来简化DFN的断裂数目。这个笔记简要回顾了其中最常用的一种简化方法，使用fracture combine命令简化DFN。

2 fracture combine算法 

fracture combine 命令用来去掉和合并小的断裂。当使用这个命令时，所有的交叉点都被删除。这个命令带有四个关键字：angle, collapse, distance, merge. 此外，可以使用<range>对限定的某一区域进行操作。其算法是把DFN内的所有断裂从尺寸最大的断裂(称之为参考断裂)开始，按照尺寸从大到小进行排列，然后使用下面的准则确定较小断裂的标准。

第一个准则是angle. 判断每一条断裂的产状与参考断裂的产状之差小于一个给定的角度。第二个准则是distance. 判断每一条断裂平面中心点与参考断裂平面的中心点之间的距离小于一个给定的距离。当满足这些准则时，较小的断裂会旋转到与参考断裂相同的方向。接着，将参考断裂切换到之前没有被旋转过的下一个最大的断裂，以此类推循环判断和处理。

在使用上述准则判断出较小的判断后，采取下面的行动来合并断裂。第一个行动是merge, 如果它们重叠的话，那么共面的断裂将移到参考断裂平面上。如果这个小断裂完全位于一个较大的断裂内，则将其移除；否则，将增加最大断裂的表面，使其等于两个合并断裂的表面之和。使用merge关键词可以显著地减少断裂密度，不过这个命令有可能改变真实的断裂几何属性，特别是有钻孔数据作为参照断裂时，因此应该谨慎使用merge关键字。一个变化的操作是使用collapse, 这个关键字仅把较小的断裂移动到参考断裂平面上，但不合并或移除。

3 fracture combine例子 

下面列出一些使用fracture combine的例子，命令本身是自解释的，很容易理解。

model newmodel domain extent -5 5fracture template create 'default' orientation gauss (50,20)fracture generate dfn 1 fracture-count 400fracture combine angle 10 distance 0.2 mergefracture combine angle 30 distance 0.5 collapse

在使用fracture combine命令后，如果还需进一步简化，可以通过断裂角度(fracture.dip)，断裂半径(fracture.diameter)等属性继续优化DFN。下图所示的例子初始的断裂共有15682条，通过使用fracture combine命令和断裂半径优化，移除了14736条断裂，最后剩下946条断裂。