一種基于CATIA的拱壩壩肩穩定分析模型編繪方法與流程

本發明屬于水利水電工程應用技術領域，特別涉及一種基于catia的拱壩壩肩穩定分析模型編繪方法。

背景技術：

在拱壩設計中，壩肩穩定是個重要內容。壩肩抗滑穩定傳統計算方法是手工圖解法,其中確定滑動棱線，獲取滑塊的底滑面、側滑面體積面積數據及其塊體自重工作量大、耗時較長；對于地質條件復雜的大型、巨型工程，組合模式可能多達數十種，直接影響設計工作進度和工程進度；且進行敏感性分析時，需重復計算不同傾角、走向組合的滑塊體底滑面、側滑面及塊體體積，極為繁瑣。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于catia的拱壩壩肩穩定分析模型編繪方法，該基于catia的拱壩壩肩穩定分析模型編繪方法通過快速提取滑塊體側滑面、底滑面面積及其體積等計算數據，保證了復核滑動棱線計算值的正確性，提高了拱壩壩肩分析的穩定性。

本發明通過以下技術方案得以實現。

提供的一種基于catia的拱壩壩肩穩定分析模型編繪方法，包括以下步驟：

①收集資料：收集壩址區的地形地質資料；

②建立坐標：根據收集壩址區的地形地質資料，在catia中選擇一組坐標系，利用收集壩址區的地形地質資料的空間幾何關系，計算棱線的平面位置和傾角；

③建立地形地質模型：根據收集到的壩址區地形地質資料，利用catia三維建模軟件建立地形地質模型；

④建立壩頭巖體：結合收集到的壩址區地形地質條件，來確定上游假定拉裂面及下游剪出面邊界，動態的切割地形地質模型，最終建立壩頭巖體；

⑤切割壩頭巖體：基于catia建立拱壩的側滑面和底滑面模板，該模板是根據收集到的壩址區地形地質資料、計算棱線得出的平面位置和傾角構建的，快速調整側滑面和底滑面模板巖層產狀參數，并參數化切割壩體巖體，通過參數化指定不同高程壩頭巖體進行切割；

⑥把壩頭巖體切割成滑塊：使用拱壩側滑面和底滑面模板把壩頭巖體切割成滑塊；

⑦得出結果：使用catia中的秤砣功能并選擇滑塊類型密度，讀取滑塊的自重并計算出側滑面和底滑面的面積。

所述地形地質資料包括拱壩開挖后的地形線、地質破裂面產狀和地質石質。

所述拱壩開挖后的地形線為去掉覆蓋層的裸露基巖地形。

所述拱壩開挖后的地質破裂面產狀為斷層面在空間的延伸方位及其傾斜程度的產狀。

所述拱壩開挖后的地質破裂面產狀用于計算棱線的平面位置和傾角。

所述拱壩開挖后的地質破裂面產狀用于調整側滑面和底滑面模板巖層產狀參數。

所述拱壩開挖后地形線用于建立地形地質模型。

所述拱壩開挖后的地形線和地質破裂面產狀用來確定上游假定拉裂面及下游剪出面邊界。

本發明的有益效果在于：通過catia軟件強大的三維功能，利用catia參數化概念進行二次開發，實現參數化驅動建立滑塊體的側滑面、底滑面，對復雜塊體組合可以快速參數化切割形成滑塊體，直接讀取滑塊體體積及側滑、底滑面面積，從而極大的提高拱壩壩肩穩定計算效率，將設計人員從繁瑣的體力勞動中解放出來，縮短計算用時約70％，具有推廣的價值。

附圖說明

圖1是本發明的地質模型結構示意圖；

圖2是本發明的壩頭巖體結構示意圖；

圖3是本發明的拱壩側滑面、底滑面模板示意圖；

圖4是本發明拱壩側滑面、底滑面模板切割后滑塊體結構示意圖；

圖5是本發明各層滑塊體側滑面、底滑面結構示意圖。

具體實施方式

下面進一步描述本發明的技術方案，但要求保護的范圍并不局限于所述。

如圖1～5所述的一種基于catia的拱壩壩肩穩定分析模型編繪方法，包括以下步驟：

①收集資料：收集壩址區的地形地質資料；

②建立坐標：根據收集壩址區的地形地質資料，在catia中選擇一組坐標系，利用收集壩址區的地形地質資料的空間幾何關系，計算棱線的平面位置和傾角；

③建立地形地質模型：根據收集到的壩址區地形地質資料，利用catia三維建模軟件建立地形地質模型；

④建立壩頭巖體：結合收集到的壩址區地形地質條件，來確定上游假定拉裂面及下游剪出面邊界，動態的切割地形地質模型，最終建立壩頭巖體；

⑤切割壩頭巖體：基于catia建立拱壩的側滑面和底滑面模板，該模板是根據收集到的壩址區地形地質資料、計算棱線得出的平面位置和傾角構建的，快速調整側滑面和底滑面模板巖層產狀參數，并參數化切割壩體巖體，通過參數化指定不同高程壩頭巖體進行切割；

⑥把壩頭巖體切割成滑塊：使用拱壩側滑面和底滑面模板把壩頭巖體切割成滑塊；

⑦得出結果：使用catia中的秤砣功能并選擇滑塊類型密度，讀取滑塊的自重并計算出側滑面和底滑面的面積。

所述地形地質資料包括拱壩開挖后的地形線、地質破裂面產狀和地質石質。

所述拱壩開挖后的地形線為去掉覆蓋層的裸露基巖地形。

所述拱壩開挖后的地質破裂面產狀為斷層面在空間的延伸方位及其傾斜程度的產狀。

所述拱壩開挖后的地質破裂面產狀用于計算棱線的平面位置和傾角。

所述拱壩開挖后的地質破裂面產狀用于調整側滑面和底滑面模板巖層產狀參數。

所述拱壩開挖后地形線用于建立地形地質模型。

所述拱壩開挖后的地形線和地質破裂面產狀用來確定上游假定拉裂面及下游剪出面邊界。

實施例1

如上所述，本發明通過常規測繪儀器收集壩址區的地形地質資料，包括拱壩開挖后的地形線、地質破裂面產狀和地質石質，其中拱壩開挖后的地形線為去掉覆蓋層的裸露基巖地形，拱壩開挖后的地質破裂面產狀為斷層面在空間的延伸方位及其傾斜程度的產狀；根據拱壩開挖后的地質破裂面產狀，在catia中選擇一組坐標系，利用拱壩開挖后的地質破裂面產狀的空間幾何關系，計算棱線的平面位置和傾角；根據收集的拱壩開挖后的地形線，利用catia三維建模軟件，建立地形地質模型1，如附圖1所示；結合地形地質資料，確定上游假定拉裂面2及下游剪出面邊界3，動態切割地形地質模型1，最終建立的壩頭巖體4，如附圖2所示；基于catia建立了的拱壩側滑面5和底滑面6模板，如附圖3所示，該模板根據拱壩開挖后的地質破裂面產狀和計算棱線得出的平面位置與傾角快速調整側滑面5和底滑面6模板巖層產狀參數并參數化切割壩體巖體4，通過參數化指定不同高程壩頭巖體4進行切割，便于計算各高程的壩肩穩定安全系數；使用拱壩側滑面5和底滑面6模板切割壩頭巖體4成滑塊7，如附圖4所示；使用catia中的秤砣功能并選擇滑塊7類型密度，讀取滑塊7的自重并計算出側滑面5和底滑面6的面積，如附圖5所示。

綜上所述，本發明實現了自動化、程序化的數據處理方法，節約了傳統手工圖解法中側滑面、底滑面及自重數據計算處理過程的時間。

技術特征：

技術總結
本發明公開一種基于CATIA的拱壩壩肩穩定分析模型編繪方法，包括以下步驟：第一步：收集壩址區的地形地質資料；第二步：根據收集的資料計算棱線的平面位置和傾角；第三步：利用CATIA三維建模軟件建立地形地質模型；第四步：建立壩頭巖體；第五步：指定不同高程壩頭巖體進行切割；第六步：把壩頭巖體切割成滑塊；第七步：使用CATIA讀取滑塊的自重、側滑面和底滑面的面積。本發明通過快速提取滑塊體側滑面、底滑面面積及其體積等計算數據，保證了復核滑動棱線計算值的正確性，提高了拱壩壩肩分析的穩定性。

技術研發人員：房彬;居浩;何建峰;陳海坤;李希龍;李剛;高傳彬;李波;王芳
受保護的技術使用者：中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司
技術研發日：2017.03.31
技術公布日：2017.07.21