專利名稱：一種flac3d復雜三維地質體模型自動建立的方法
技術領域：
本發明涉及一種FLAC3D復雜三維地質體模型自動建立的方法，屬于三維地質體建模技術領域。
背景技術：
FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 dimensions)是由美國明尼蘇達大學和美國Itasca公司共同開發的三維有限差分軟件，它能夠進行土質、巖石和其它材料的三維結構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專業的工程技術人員和研究人員理想的三維數值模擬工具之一，廣泛應用于土建、交通、采礦、地質、水利等部門。雖然，FLAC3D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整的三維地質體模型具有快速、方便等優點，但是由于FLAC3D在建立計算模型時，采用的是鍵入數據/命令行文件方式，這種建模方法是采用數據腳本文件來建立三維模型，數據文件涉及到大量的建模數據，在輸入的過程中存在大量冗余數據，不僅工作量大、效率低、且易出錯，影響FLAC3D建模的準確性。
發明內容
為克服現有技術的不足，本發明提供了一種FLAC3D復雜三維地質體模型自動建立的方法，可以準確、快速、自動生成FLAC3D三維地質體模型，有效保證FLAC3D建模的準確性，且節省人力資源，提高效率。為達到以上目的 ，本發明采用的技術方案是:本發明的提供了一種FLAC3D復雜三維地質體模型自動建立的方法。根據建模數據之間的關系，采集建模數據，建立建模數據庫，然后再根據FLAC3D程序的語法規則，利用SQL語句從建模數據中，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)采集建模數據:對三維地質體控制點、微單元體和組這三種建模數據進行采集；
(2)建模數據入庫:根據建模數據之間的關系，將步驟(I)中采集的建模數據導入數據庫中；
(3)生成三維建模數據文件:根據FLAC3D程序的語法規則，利用SQL語句從步驟(2)所建立的建模數據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格式的建模數據文件；
(4)生成三維地質體模型:打開FLAC3D軟件，點擊菜單欄‘File’- ‘Call’命令，調用步驟(3)所生成建模數據文件，即可生成三維地質體模型。所述三維地質體控制點(point)建模數據包括每個控制點的三維坐標值及其編號。所述微單元體(zone)建模數據包括每個微單元控制點所對應的編號、每一個微模型在三維空間上需要細分的數目組成、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)建模數據包括組編號及其材料特性。所述的步驟(2)中建模數據之間的關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體控制點組成。所述步驟(2)中的數據庫由三維地質體控制點信息表、微單元體信息表、組信息表組成，將步驟(I)所采集的建模數據表導入到建模數據中時，分別存儲于三維地質體控制點信息表、微單兀體信息表和組信息表中。本發明的優點和積極效果為:能夠快速生成FLAC3D建模數據文件，在FLAC3D軟件中調用所生成的建模數據文件，即自動完成建模工作。可以有效保證所建立的FLAC3D三維地質體模型的準確性，且節省人力資源，提高效率。
圖1為本發明的流程 圖2為本發明單個六面體建立的原理；
圖3為本發明實施例1建立的單位地質體模型示意 圖4為本發明實施例2建立的單位地質體模型示意 圖5為本發明實施例2開挖后所形成的露天礦邊坡現狀示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，以下實施例在以本發明技術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，由于開采地質條件的復雜性，金屬礦床開采將引起巖體和地表連續的移動、變形和非連續破壞，特別是隨著采深的逐漸增加，開采沉陷問題越來越突出，對礦井安全生產帶來了嚴重影響。在理論分析的基礎上，采用FLAC3D軟件建立三維地質體計算模型對該礦山深部開采引起的巖體與地表移動規律進行研究。本實施例以該礦山的三維地質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，本發明實施例以矩形網格(Brick)為例，常見的建模命令的語法規則格式見例句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、網格剖分和單元力學參數的定義例句如例句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、采集建模數據:根據相關的巖層分布、地質剖面等資料，采集建模數據，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，得到建模數據，建模數據由網格控制點、微單元體、組等組成。
網格控制點(Point)數據包括Point ID, x, y, z四個數據項,微單元體
(zone)數據包括 ZoneID, ZoneID, pO, pi, p2, p3, p4, p5, p6, p7, sx, sy, sz, rx, ry, rz, GroupID十六個數據項,組(group)數據包括GroupID, gro兩個數據項,所有的建模數據分別按表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據。表I網格控制點信息表(Point)
權利要求
1.一種FLAC3D復雜三維地質體模型自動建立的方法，其特征在于具體步驟包括如下: (1)采集建模數據:對三維地質體控制點、微單元體和組這三種建模數據進行采集； (2)建模數據入庫:根據建模數據之間的關系，將步驟(I)中采集的建模數據導入數據庫中； (3)生成三維建模數據文件:根據FLAC3D程序的語法規則，利用SQL語句從步驟(2)所建立的建模數據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格式的建模數據文件； (4)生成三維地質體模型:打開FLAC3D軟件，點擊菜單欄‘File’- ‘Call’命令，調用步驟(3)所生成建模數據文件，即可生成三維地質體模型。
2.根據權利要求1所述的FLAC3D復雜三維地質體模型自動建立的方法，其特征在于:所述三維地質體控制點建模數據包括每個控制點的三維坐標值及其編號。
3.根據權利要求1所述的FLAC3D復雜三維地質體模型自動建立的方法，其特征在于:所述微單元體建模數據包括每個微單元控制點所對應的編號、每一個微模型在三維空間上需要細分的數目組成、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.根據權利要求1所述的FLAC3D復雜三維地質體模型自動建立的方法，其特征在于:所述組建模數據包括組編號及其材料特性。
5.根據權利要求1所述的FLAC3D復雜三維地質體模型自動建立的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中建模數據之間的關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體控制點組成。
6.根據權利要求1所述的FLAC3D復雜三維地質體模型自動建立的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的數據庫由三維地質體控制點信息表、微單元體信息表、組信息表組成，將步驟(I)所采集的建模數據表導入到建模數據中時，分別存儲于三維地質體控制點信息表、微單兀體信息表和組信息表中。
全文摘要
本發明涉及一種FLAC3D復雜三維地質體模型自動建立的方法，屬于三維地質體建模技術領域。根據建模數據之間的關系，采集建模數據，建立建模數據庫，然后再根據FLAC3D程序的語法規則，利用SQL語句從建模數據中，查詢生成FLAC3D建模命令流，保存為txt格式。能夠快速生成FLAC3D建模數據文件，在FLAC3D軟件中調用所生成的建模數據文件，即自動完成建模工作。可以有效保證所建立的FLAC3D三維地質體模型的準確性，且節省人力資源，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 優先權日2013年4月7日
發明者孫華芬, 侯克鵬 申請人:昆明理工大學