專利名稱：一種flac3d復(fù)雜三維地質(zhì)體模型自動建立的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種FLAC3D復(fù)雜三維地質(zhì)體模型自動建立的方法，屬于三維地質(zhì)體建模技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 dimensions)是由美國明尼蘇達大學和美國Itasca公司共同開發(fā)的三維有限差分軟件，它能夠進行土質(zhì)、巖石和其它材料的三維結(jié)構(gòu)受力特性模擬和塑性流動分析。目前，該軟件已成為從事相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員和研究人員理想的三維數(shù)值模擬工具之一，廣泛應(yīng)用于土建、交通、采礦、地質(zhì)、水利等部門。雖然，F(xiàn)LAC3D軟件為用戶提供了 12種初始單元模型，這些單元模型對于建立規(guī)整的三維地質(zhì)體模型具有快速、方便等優(yōu)點，但是由于FLAC3D在建立計算模型時，采用的是鍵入數(shù)據(jù)/命令行文件方式，這種建模方法是采用數(shù)據(jù)腳本文件來建立三維模型，數(shù)據(jù)文件涉及到大量的建模數(shù)據(jù)，在輸入的過程中存在大量冗余數(shù)據(jù)，不僅工作量大、效率低、且易出錯，影響FLAC3D建模的準確性。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種FLAC3D復(fù)雜三維地質(zhì)體模型自動建立的方法，可以準確、快速、自動生成FLAC3D三維地質(zhì)體模型，有效保證FLAC3D建模的準確性，且節(jié)省人力資源，提高效率。為達到以上目的 ，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明的提供了一種FLAC3D復(fù)雜三維地質(zhì)體模型自動建立的方法。根據(jù)建模數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，采集建模數(shù)據(jù)，建立建模數(shù)據(jù)庫，然后再根據(jù)FLAC3D程序的語法規(guī)則，利用SQL語句從建模數(shù)據(jù)中，查詢生成FLAC3D建模命令流，保存為txt格式。如圖1所示，包括以下具體步驟:
(1)采集建模數(shù)據(jù):對三維地質(zhì)體控制點、微單元體和組這三種建模數(shù)據(jù)進行采集；
(2)建模數(shù)據(jù)入庫:根據(jù)建模數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，將步驟(I)中采集的建模數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中；
(3)生成三維建模數(shù)據(jù)文件:根據(jù)FLAC3D程序的語法規(guī)則，利用SQL語句從步驟(2)所建立的建模數(shù)據(jù)庫中通過字符串連接運算符和等值連接查詢生成FLAC3D建模命令流，并保存為.txt格式的建模數(shù)據(jù)文件；
(4)生成三維地質(zhì)體模型:打開FLAC3D軟件，點擊菜單欄‘File’- ‘Call’命令，調(diào)用步驟(3)所生成建模數(shù)據(jù)文件，即可生成三維地質(zhì)體模型。所述三維地質(zhì)體控制點(point)建模數(shù)據(jù)包括每個控制點的三維坐標值及其編號。所述微單元體(zone)建模數(shù)據(jù)包括每個微單元控制點所對應(yīng)的編號、每一個微模型在三維空間上需要細分的數(shù)目組成、單元體在三維空間上的尺寸大小的比率以及其所屬的組。
所述組(group)建模數(shù)據(jù)包括組編號及其材料特性。所述的步驟(2)中建模數(shù)據(jù)之間的關(guān)系為一個組由一個或多個微單元體組成，一個微單元體由多個三維地質(zhì)體控制點組成。所述步驟(2)中的數(shù)據(jù)庫由三維地質(zhì)體控制點信息表、微單元體信息表、組信息表組成，將步驟(I)所采集的建模數(shù)據(jù)表導(dǎo)入到建模數(shù)據(jù)中時，分別存儲于三維地質(zhì)體控制點信息表、微單兀體信息表和組信息表中。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果為:能夠快速生成FLAC3D建模數(shù)據(jù)文件，在FLAC3D軟件中調(diào)用所生成的建模數(shù)據(jù)文件，即自動完成建模工作?？梢杂行ПＷC所建立的FLAC3D三維地質(zhì)體模型的準確性，且節(jié)省人力資源，提高效率。


圖1為本發(fā)明的流程 圖2為本發(fā)明單個六面體建立的原理；
圖3為本發(fā)明實施例1建立的單位地質(zhì)體模型示意 圖4為本發(fā)明實施例2建立的單位地質(zhì)體模型示意 圖5為本發(fā)明實施例2開挖后所形成的露天礦邊坡現(xiàn)狀示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，以下實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出 了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于以下所述的實施例。實施例1:某金屬礦山，由于開采地質(zhì)條件的復(fù)雜性，金屬礦床開采將引起巖體和地表連續(xù)的移動、變形和非連續(xù)破壞，特別是隨著采深的逐漸增加，開采沉陷問題越來越突出，對礦井安全生產(chǎn)帶來了嚴重影響。在理論分析的基礎(chǔ)上，采用FLAC3D軟件建立三維地質(zhì)體計算模型對該礦山深部開采引起的巖體與地表移動規(guī)律進行研究。本實施例以該礦山的三維地質(zhì)體模型自動生成為例，綜合考慮單元劃分的有效性和可操作性，本發(fā)明實施例以矩形網(wǎng)格(Brick)為例，常見的建模命令的語法規(guī)則格式見例句1，即通過“gen zonebri ck ”命令輸入六面體的8個控制點即p0-p7 (剖面I上的p0，PI，p3，p6;剖面2上的p2，p4，p5，p7)(如圖2所示)的坐標值，以及單元體在每個坐標方向上的單元數(shù)目、單元尺寸大小的比率、巖性等，即可建立一個微單元體，本實施例所采用的對模型定義、網(wǎng)格剖分和單元力學參數(shù)的定義例句如例句I所示。例句1:FLAC3D建模命令例句如下
gen zone brick p0 321.6 641.1 O pi 328.6 641.1 0 p2 288.3 745.1 0 p3 321.6
641.1110 p4 297.3 745.1 0 p5 288.3 745.1 110 p6 328.6 641.1 110 p7 297.3745.1 110 size I 10 7ratio I I 0.9 gro 白云巖本實施例具體過程分為如下4個部分:
1、采集建模數(shù)據(jù):根據(jù)相關(guān)的巖層分布、地質(zhì)剖面等資料，采集建模數(shù)據(jù)，本實施例采用Microsoft Office Excel軟件，通過自動填充和編輯公式的方式輸入，得到建模數(shù)據(jù)，建模數(shù)據(jù)由網(wǎng)格控制點、微單元體、組等組成。
網(wǎng)格控制點(Point)數(shù)據(jù)包括Point ID, x, y, z四個數(shù)據(jù)項,微單元體
(zone)數(shù)據(jù)包括 ZoneID, ZoneID, pO, pi, p2, p3, p4, p5, p6, p7, sx, sy, sz, rx, ry, rz, GroupID十六個數(shù)據(jù)項,組(group)數(shù)據(jù)包括GroupID, gro兩個數(shù)據(jù)項,所有的建模數(shù)據(jù)分別按表1-表3所示的格式,在excel軟件中建立Point, xls、
Zone, xls、Group, xls這三個文件用來存儲建模數(shù)據(jù)。表I網(wǎng)格控制點信息表(Point)
權(quán)利要求
1.一種FLAC3D復(fù)雜三維地質(zhì)體模型自動建立的方法，其特征在于具體步驟包括如下: (1)采集建模數(shù)據(jù):對三維地質(zhì)體控制點、微單元體和組這三種建模數(shù)據(jù)進行采集； (2)建模數(shù)據(jù)入庫:根據(jù)建模數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，將步驟(I)中采集的建模數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中； (3)生成三維建模數(shù)據(jù)文件:根據(jù)FLAC3D程序的語法規(guī)則，利用SQL語句從步驟(2)所建立的建模數(shù)據(jù)庫中通過字符串連接運算符和等值連接查詢生成FLAC3D建模命令流，并保存為.txt格式的建模數(shù)據(jù)文件； (4)生成三維地質(zhì)體模型:打開FLAC3D軟件，點擊菜單欄‘File’- ‘Call’命令，調(diào)用步驟(3)所生成建模數(shù)據(jù)文件，即可生成三維地質(zhì)體模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FLAC3D復(fù)雜三維地質(zhì)體模型自動建立的方法，其特征在于:所述三維地質(zhì)體控制點建模數(shù)據(jù)包括每個控制點的三維坐標值及其編號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FLAC3D復(fù)雜三維地質(zhì)體模型自動建立的方法，其特征在于:所述微單元體建模數(shù)據(jù)包括每個微單元控制點所對應(yīng)的編號、每一個微模型在三維空間上需要細分的數(shù)目組成、單元體在三維空間上的尺寸大小的比率以及其所屬的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FLAC3D復(fù)雜三維地質(zhì)體模型自動建立的方法，其特征在于:所述組建模數(shù)據(jù)包括組編號及其材料特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FLAC3D復(fù)雜三維地質(zhì)體模型自動建立的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中建模數(shù)據(jù)之間的關(guān)系為一個組由一個或多個微單元體組成，一個微單元體由多個三維地質(zhì)體控制點組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FLAC3D復(fù)雜三維地質(zhì)體模型自動建立的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的數(shù)據(jù)庫由三維地質(zhì)體控制點信息表、微單元體信息表、組信息表組成，將步驟(I)所采集的建模數(shù)據(jù)表導(dǎo)入到建模數(shù)據(jù)中時，分別存儲于三維地質(zhì)體控制點信息表、微單兀體信息表和組信息表中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種FLAC3D復(fù)雜三維地質(zhì)體模型自動建立的方法，屬于三維地質(zhì)體建模技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)建模數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，采集建模數(shù)據(jù)，建立建模數(shù)據(jù)庫，然后再根據(jù)FLAC3D程序的語法規(guī)則，利用SQL語句從建模數(shù)據(jù)中，查詢生成FLAC3D建模命令流，保存為txt格式。能夠快速生成FLAC3D建模數(shù)據(jù)文件，在FLAC3D軟件中調(diào)用所生成的建模數(shù)據(jù)文件，即自動完成建模工作。可以有效保證所建立的FLAC3D三維地質(zhì)體模型的準確性，且節(jié)省人力資源，提高效率。
文檔編號G06T17/05GK103236085SQ201310117339
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者孫華芬, 侯克鵬 申請人:昆明理工大學