基于HYPERMESH复杂地质体的FLAC3D实体建模

FLAC3D采用显式有限差分法求解微分方程,在土木工程领域数值分析中具有明显的优越性,但FLAC3D在复杂三维地质模型建立方面存在不足．结合AUTOCAD和HYPERMESH软件构建复杂地质模型,充分利用HYPERMESH在划分网格、提高网格质量和连续性检查等优点进行前处理．采用FORTRAN语言编写的HYPERMESH—TO—FLAC3D接口程序把建立的复杂模型导入至FLAC3D进行分析计算,从而实现用FI。AC3D解决问题时快速精准的建模目的．通过乌东德水电站地下洞室群三维建模实例检验了该方法的可行性和有效性,结果表明：基于HY—PERMESH软件建立复杂三维地质模型,并将其导入FLAC3D,结果令人满意,提高了建模效率,说明该方法在FLAC3D复杂模型建立方面具有一定的参考实用价值．     

复杂地质体三维数值建模方法研究

针对建立复杂三维地质体模型难度较大的问题,提出了一种有效的建模方法。该方法是以钻孔柱状图为原始资料,首先利用SURAPC软件生成岩层等高线,然后使用CAD和ARCGIS软件生成了网格点坐标,接着在ANSYS中建立实体建模并划分网格,从而建立有限元模型,再利用接口程序在FLAC3D中生成计算模型。最后,以甘肃窑街煤电集团天祝煤矿三维建模为实例,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于SURPAC的复杂岩体RFPA3D模型构建与应用

RFPA^3D软件前处理功能薄弱,无法有效便捷地建立形态复杂的岩体模型,而采矿专业软件SURPAC具有强大的复杂地质精确建模能力,且两款软件模型单元均为六面体单元,以此作为研究基础,提出利用SURPAC软件快速准确地进行RFPA^3D模型生成的方法.根据SURPAC块体单元和RFPA^3D模型单元之间的数据关系,在MATLAB中编制以上两种软件的模型转换程序STOR.m;并在某露天铁矿挂帮矿开采边坡失稳分析中进行了应用.计算过程及结果表明,复杂岩体模型的转换高速便捷、准确可靠,同时拓展了RFPA^3D和SURPAC的应用空间.     

基于FLAC3D煤层底板采动破坏规律的数值模拟

以大同盆地塔山煤矿为例,运用FLAC^3D有限差分软件,通过构建数值模型,分析了煤层随着工作面开采不断拓宽后底板受采动影响产生的应力变化和底板破坏分布规律。结果表明：随着工作面逐渐拓宽,底板破坏程度与范围逐渐增大;当工作面推进到一定距离时,破坏深度逐渐趋于稳定。     

基于SQL Server数据库的三维模型存取研究与实现

如何有效管理三维模型是三维图形应用中的一个重要问题。过去常用数据库结合文件系统存储和管理模型,数据完备性和安全性较差,而完全利用数据库存取模型可解决这些问题。本文给出了一种在数据库中存取三维模型的方法,将STL模型文件以二进制大对象的形式存放在SQL Server数据库中,通过ADO接口访问数据库,利用Stream对象读取并输出模型文件。通过读取和显示模型,验证了该方法的有效性。     

基于FLAC3D复合顶煤大断面煤巷围岩数控模拟

为了解决某矿复合顶煤大断面开切眼施工困难问题,采用工程类比法确定支护方案,后运用FLAC3D软件在不同支护方式下进行模拟分析,研究其主要影响因素.模拟结果表明:锚杆、锚索间排距的改变不能从宏观上改变巷道围岩的应力分布特征,但能限制围岩最大位移量,能限制浅部围岩破坏形式和破坏程度.研究结果对该矿煤层切眼支护方式的选择、支护方案设计、支护材料布局、支护参数的确定提供了科学依据.     

基于FLAC3D对围岩试件开挖卸荷效应的数值模拟研究

为了探明隧道围岩在开挖卸荷条件下的变形及破坏特性,本文运用FLAC^3D建立天然砂岩围岩试件模型,在维持其他条件不变以开挖内径和初始围压两个因素为变量模拟了围岩试件开挖卸荷的过程,获得了开挖内径和初始围压对围岩卸荷变形和破坏特性的影响规律。结果表明：随着开挖内径的增加,围岩试件内外侧的位移都逐渐增大,围岩试件中部慢慢呈现沿卸荷方向向内凸的趋势。初始围压越大,卸荷结束点越靠后,即卸荷前围压越大,卸荷释放的能量越大,需更多的卸荷步,变形就越大。     

基于声波法和FLAC3D的矿井底板采动破坏特征研究

利用声波法对华北地区某典型岩溶水害矿井的4707工作面煤层底板不同深度、不同位置的声波波速进行探测,获得了随工作面推进时的波速变化曲线。结果表明:垂深3.9～12.1m之间的声速曲线出现较大的波动,在钻孔距工作面距离15～5m时声波波速迅速升高,在6～5m处达到最大值,工作面推过钻孔后,波速不断降低。垂深13m以上,声波曲线趋于稳定,说明已不在破坏范围内。声速法判断底板最大破坏深度为12.1m。结合FLAC3D软件,利用4707工作面的实际地质资料数值模拟煤层底板采动破坏过程,得出了煤层底板采动破坏特征:底板破坏区沿采空区四周和底板向下扩散呈现出喇叭形,随工作面的不断推进,破坏区也不断前移。     

爆炸荷载作用下岩体振动特性的 DE-FLAC3D数值模拟方法

针对岩体爆炸数值模拟中爆炸荷载参数与岩体振动阻尼参数等计算参数难以确定的问题,将具有收敛速度快、易于实现和全局寻优能力强等优点的差分进化算法(differential evolution, DE)算法融入三维快速拉格朗日差分法(FLAC3D)岩土工程数值计算程序,提出了爆炸荷载作用下岩体振动特性的 DE-FLAC3D数值模拟方法. 该方法从爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数的随机值出发,以岩体质点振动速度随时间变化过程的数值计算值与现场实测值的误差作为适应度,利用DE算法规则实现爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数耦合模式的合理进化,进而实现计算参数的快速自适应辨识. 龙滩水电站地下厂房爆炸开挖振动试验数值模拟研究结果表明,该方法是可行的,显著提高了岩体爆炸效应数值模拟结果的精度.     

三维复杂排渗体的结构特征及有限元网格加密技术

通过研究水利水电工程中常用的由排水廊道和排水组成的排渗系统结构结构特征,提出了工程渗流控制中带有复杂排渗系统的有限元分析网格生成及其加密技术,设计编制了有限有处理软件。该软件已在冶勒水电站枢纽工程和横山热电厂灰坝工程的渗流控制优化分析计算中成功地应用于渗控分析有限元计算的前处理,生成了三维有限元网格。该软件的应用,使本需２０余天的前处理工作得以在短短的１￣２天内完成,为实现复杂渗控系统的优化布置多     

以ANSYS为平台的复杂模型到FLAC3D导入技术

为了克服使用FLAC3D软件难以建立复杂的模型,而且容易出错的缺点,提出了一种快速建模方法,该方法用ANSYS建立复杂的有限元模型、分配材料属性、划分网格,然后采用Visual C 语言编写的ANSYS _TO_FLAC3D接口程序把复杂模型导入FLAC3D,从而实现在FLAC3D里建立复杂模型的目的.此外,通过两个具体实例的三维建模导入检验了该方法的有效性和可行性.结果表明:以ANSYS为平台的复杂模型到FLAC3D导入的结果另人满意,该方法在FLAC3D的复杂模型建立方面具有一定的参考价值.     

基于类三棱柱的连续型地质体三维构模方法

空间数据模型是地质体三维构模的关键。根据地质体的几何特征，建立了适用于连续型地质体的数据模型，构造了三棱柱类，提出了相应的数据概化方法，开发了柱体构模技术和地质体三维可视化构模系统．利用该系统，建立了某人工围湖工程的三维可视化模型，验证了构模技术的适用性。     

Automatic Generation of 3D Building Models with Multiple Roofs

Based on building footprints (building polygons) on digital maps, we are proposing the GIS and CG integrated system that automatically generates 3D building models with multiple roofs. Most building polygons’ edges meet at right angles (orthogonal polygon). The integrated system partitions orthogonal building polygons into a set of rectangles and places rectangular roofs and box-shaped building bodies on these rectangles. In order to partition an orthogonal polygon, we proposed a useful polygon expression in deciding from which vertex a dividing line is drawn. In this paper, we propose a new scheme for partitioning building polygons and show the process of creating 3D roof models.     

三轴试验确定邓肯-张模型参数及其在 FLAC3D中的应用

目前在工程中广泛采用邓肯-张双曲线模型进行土体的应力和应变分析。邓肯-张E-B模型共有8个参数,并且其各项参数易于从常规三轴试验求得。通过三轴试验确定试验土的各项参数,运用FLAC3D实现该三轴试验数值模拟与试验结果对比验证,并应用于实际工程的数值模拟中。路基竖向位移计算值和监测值的对比验证了邓肯-张E-B本构模型在有限差分程序中的准确性和适用性。     

硬化土模型在FLAC3D 中的二次开发

为了对岩土工程领域相关问题提供数值参考,将硬化土模型与强大的非线性计算功能FLAC3D数值分析软件结合。基于拉格朗日有限差分方法,详细地推导了HS模型在FLAC3D中的增量迭代计算格式,并且给出了更新剪切屈服面应力的算法。在FLAC3D提供的二次开发程序接口基础上,利用VC++程序语言实现了计算过程,并将HS模型编译成动态链接库文件进行加载和调用。最后,通过模型计算与试验实测进行比较,验证了二次开发程序的正确性与合理性。     

基于离散裂缝模型的复杂裂缝系统水平井动态分析

针对目前人工压裂裂缝存在倾斜、分支及不对称分布等情况,提出复杂裂缝系统下水平井渗流数值计算方法。首先对裂缝系统进行显式处理,分别建立基岩和复杂裂缝系统的数学模型,利用有限元方法对模型进行求解,并基于离散裂缝模型对裂缝系统进行显式降维处理,以减少数值计算量。与Odeh和Zerzar模型对比验证数值算法的正确性,并对复杂裂缝系统下的水平井进行计算。结果表明:压裂水平井除常见的4种流动形态(不包括外边界),早期还可能存在裂缝内的径向流动;定产量生产时早期裂缝内径向流动不再出现,且外部裂缝产量所占比例增大;水平井定井底流压生产时,裂缝分支增加了储层改造体积,能大幅度提高压裂水平井产量。     

基于天体三维模型的着陆段视觉导航方法

针对深空探测精确着陆的需求,本文提出一种基于天体三维模型的着陆器视觉导航方法.该方法以天体三维模型为数据基础,根据着陆器初始猜测状态在线生成导航地图,通过已知路标匹配确定着陆器相对着陆点位置姿态;借助三维模型提供的深度信息配准像素灰度,恢复序列图像帧间运动,给出两次已知路标匹配之间的局部运动轨迹,实现着陆下降过程着陆器状态的准确估计.在线生成参考地图与实际采集的天体图像在尺度、视角等方面比较接近,更易于导航路标的匹配,解决了下降过程尺度大范围变化使路标难以匹配的问题.引入像素深度信息辅助灰度配准,通过搜索图像间平移和旋转使图像中的全部特征灰度差异最小,采用了全局优化思想,因此可以克服特征匹配过程易陷入局部极小,出现误匹配的问题,具有更高的帧间运动估计精度和稳定性.数学仿真表明,本文提出的视觉导航方法具有良好的性能,满足深空探测高精度着陆的导航需求.     

基于G/S模式的三维GIS监测系统研究

为了研究三维地理环境下的野外远程监控的效果,提出了一种将远程监测系统与三维地理信息系统集成的技术方案,该方案基于一种新型的地理信息浏览器/服务器群的空间信息访问模式。它利用3S技术与分布式网络组织数据服务,并在客户端实现具有三维地理环境效果的野外远程集成监测系统,测试表明:该系统实时远程三维监控效果良好,方案可行。