3DEC赤平极射投影(Joint Stereonet)图可能存在一个bug

1 引言

3DEC和FLAC3D能够绘制节理的赤平极射投影(Joint Stereonet)图[FLAC3D导入Fracman生成的离散断裂网络(DFN)模型; Fracman读取FLAC3D生成的离散断裂网络(DFN)模型], 这个功能可以帮助用户检查节理的分布状态，特别是由DFN产生的模型。偶然地发现3DEC在绘制Stereonet图时与预期的结果不一样，因此记录下这个过程。 

2 试验过程

在3DEC中，使用block cut joint-set命令产生4条节理,投影采用下半球(Lower Hemisphere)：

(1) dip 90 dip-direction 0

(2) dip 90 dip-direction 10

(3) dip 90 dip-direction 45 

(4) dip 80 dip-direction 0

这些节理绘制在Stereonet图中的位置如下图所示，这4条节理实际表示的产状在图中已经标注，分别为90/180, 90/190, 90/225, 80/0。可以看出，除了(4)与预期的相同之外，其它3条节理都与实际输入不一样，倾向均相差180°。试验倾角小于90°的节理不存在这个问题。究其原因，可能是倾角90°时错误地使用了上半球投影(Upper Hemisphere), 因此推断这可能是3DEC在处理节理倾角为90°时算法出错，形成了这样一个小bug。

为了验证这个推断是否正确，在FLAC3D中使用命令fracture create输入了上述4条节理，其结果如下图所示，这个图与预期的结果一样。由此可以得出结论，这个bug仅出现在目前的3DEC中。

3 导入产状

如果在现场测得成百上千条节理数据，要把它输入到3DEC模型中，一种方法是使用FISH语言编写一个块体生成程序(block cut joint-set)，不过这种方法有一个致命的缺点，那就是不能保证这些节理能够产生出正确的块体，也许产生几条节理后程序就会由于不能产生块体而终止。另一种是基于统计概念，把这些实测的节理数据作为背景断裂采用DFN方法导入，这种方法使用了引导式分布文件(Bootstrapped Distribution File, BD)。用户定义的BD文件是一个节理倾角和倾向的列表。在整个分布中，每个离散的极点方向的统计权重可以通过在Weight列中定义的一个乘法因子来增加。这个权重通常用于引入一个特殊的量校正(称为Terzaghi校正)，用于补偿由于沿一维钻孔或扫描线对三维DFN进行采样而可能出现的方向偏差。BD文件的第一行是一条注释，接下来的行是一系列按序号排列的数据，第一列是序号，第二列是倾角，第三列是倾向，Weight列不是强制性的,如下所示：

;ID DIP     DipDir Weight

1  44.533  195.3  1.52

2  55.795  218.98  2.49

3  56.963  209.31  2.34

4  40.202  344.11  1.61

5  18.688  98.29      1

准备好BD文件后，使用下面的代码导入：

geom set 'vertical_borehole'geom edge create by-position (0,0,-45) (0,0,40)fracture template create 'background' orientation bootstrapped ...     'orientation_distribution.inp' size power-law 3.2 size-limit 5 10fracture generate dfn 'background' generation-box ...     -55 55 -55 55 -55 55 template 'background' p10 0.5 ...     geometry 'vertical_borehole'