CN103150758A - 一种高精细复杂地表三维建模方法 - Google Patents

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南世卿
宋卫东
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University of Science and Technology Beijing USTB
HBIS Co Ltd
Hebei Iron and Steel Group Co Ltd
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University of Science and Technology Beijing USTB
HBIS Co Ltd
Hebei Iron and Steel Group Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种高精细复杂地表三维建模方法，属于岩土数值模拟计算技术领域。技术方案是：①获取地表等高线图及高程数据，建立三维地表线框图；②导入3DMine矿业工程设计软件建立地表表面实体模型；③根据实际工程需要划分地表表面网格点，获取网格点坐标数据；④导出网格点坐标数据，在FLAC3D中进行分组列表；⑤利用FLAC3D中内嵌编程语言FISH编制循环程序，读取网格点坐标数据列表，建立地表模型。本发明优点和效果：充分利用了FLAC3D软件本身的建模功能，利用FISH语言编制了简单实用的建模程序，大大简化了建模流程，提高了建模效率；建模精度可根据工程实际情况灵活调整，建模精细度高。

Description

一种高精细复杂地表三维建模方法
技术领域
本发明涉及一种高精细复杂地表三维建模方法，属于岩土数值模拟计算技术领域。
背景技术
目前，随着计算机计算技术的飞速发展，计算机越来越多的被应用到岩土工程领域中，各种数值模拟软件获得了广阔的应用空间，尤其是Flac系列软件，以其强大的计算能力成为目前最主要的岩土数值模拟软件。FLAC系列软件的计算能力非常出众，但是建模能力不足，尤其对于复杂地表的构建。背景技术主要采取两种办法来进行解决，一是借助其它软件进行复杂模型的构建，然后编写数据接口，将模型导入FLAC中进行后续计算和处理，二是对复杂地表进行简化或应力换算，代替原有地表。但上述方法存在明显的缺点和不足：(1)数值模拟计算结果是否准确的关键之一是构建的数值计算模型与实际模型是否匹配；对复杂地表进行简化或等效，大大的影响了建模的准确性，建模精细度差，进而影响了数值计算的准确性。(2)借助其它软件可建立较复杂的三维地表模型，但是数据接口程序复杂，必须熟练掌握两个软件之间的数据特点和输入特性，建模效率低。因此，背景技术FLAC软件复杂地表模型构建方法存在着建模精细度差，建模效率低和周期较长等缺点。
发明内容
本发明目的是提供一种高精细复杂地表三维建模方法，充分利用FLAC3D软件本身的建模功能，提高复杂地表三维建模的精细度、提高建模效率，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种高精细复杂地表三维建模方法，包含如下步骤：①获取地表等高线图及高程数据，建立三维地表线框图；②导入3DMine矿业工程设计软件建立地表表面实体模型；③根据实际工程需要划分地表表面网格点，获取网格点坐标数据；④导出网格点坐标数据，在FLAC3D中进行分组列表；⑤利用FLAC3D中内嵌编程语言FISH编制循环程序，读取网格点坐标数据列表，建立地表模型。
更具体的实施方式：
(1)获取地表等高线平面图及高程数据，对等高线进行高程赋值，得到三维地表线图；
(2)将三维地表线图导入3DMine矿业工程软件，建立地表DTM表面实体图；
(3)在3DMine矿业工程软件中建立地表表面实体网格点，网格点间距根据工程实际和计算需求确定；
(4)获取网格点坐标数据，数据为网格点的X、Y坐标，存储类型为Excel格式，作为FLAC3D建模的基础数据；
(5)在FLAC3D中对地表表面的网格点进行分组，以X坐标或Y坐标为标度，建立包含X或Y与高程点的表格；
(6)利用FLAC3D中内嵌编程语言FISH编制循环程序，根据X坐标或者Y坐标不断读取已建表格中对应的高程点，沿着X轴或者Y轴以此建立网格，选取六面体作为基本网格，表格中的高程点为六面体网格点的Z值上限，Z方向的网格大小根据地表的高程点不同而不均匀分布。每读取一次就建立了地表实体网格中的一个小矩形，这样不停的循环下去，直至循环终止，模型建立完成。
本发明优点和效果：充分利用了FLAC3D软件本身的建模功能，利用FISH语言编制了简单实用的建模程序，大大简化了建模流程，提高了建模效率；建模精度可根据工程实际情况灵活调整，建模精细度高。
附图说明
 图1为本发明实施例的建模方法的流程图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例中，某铁矿于1975年开始较大规模的露天开采，于2001年7月开始对地下资源进行了开发建设，露天开采逐渐结束，形成了南北长约2.5km的露天坑。地下开采开始后，作为了排土场。经过多年排放，南区露天坑已基本填平，而北区露天坑也已发生较大变化，地表情况比较复杂，给科学研究中数值模型构建造成了极大地困难。
本实施例具体的实施过程及参数是：
(1)对地表进行测量，获得地表高程数据并绘制地表等高线图；
(2)导入CAD软件，对等高线赋高程，建立三维地表线框模型；
(3)将CAD线框图导入3DMine矿业工程软件，建立地表表面实体模型，划分实体表面网格点，根据工程实际，取X、Y步距为4m；
(4)导出网格点坐标，在FLAC3D中以X坐标为标度对数据进行分组，相关命令流如下：
tab 1 7050 110.4
tab 1 7054 110.4
tab 2 7050 109.194
tab 2 7054 107.135
………………………
tab 62 7166 124.213
tab 62 7170 125.215
tab 63 7294 143.416
tab 63 7298 143.413
(5)在FLAC3D中编制FISH数据读取程序，循环读取列表数据，建立最终的地表模型，相关命令流如下：
loop i (1,n_zon_col)
  loop j(1,n_zon_row)
     y1=yor+dy_size*(i-1)
     y2=y1+dy_size
     x1=xor+dx_size*(j-1)
     x2=x1+dx_size
     z1=table(j,y1)
     z2=table(j,y2)
     z3=table(j+1,y2)
     z4=table(j+1,y1)
     zb=z_base
     zs=z_size
     command
gen zon brick p0 x1 y1 zb p1 x2 y1 zb p2 x1 y2 zb p3 x1 y1 z1 p4 x2 y2 zb p5 x1 y2 z2 p6 x2 y1 z4 p7 x2 y2 z3                      size 1 1 zs
     end_command
   end_loop
end_loop
end
set n_zon_col=62 n_zon_row=62 z_base=-10 z_size=10 dx_size=4 dy_size=4
set xor=3350 yor=7050
本发明的主要优点是充分利用了FLAC3D的软件建模功能，具有简单易用、建模精细度高和建模效率高等优点。

Claims (2)

1.一种高精细复杂地表三维建模方法，其特征在于：①获取地表等高线图及高程数据，建立三维地表线框图；②导入3DMine矿业工程设计软件建立地表表面实体模型；③根据实际工程需要划分地表表面网格点，获取网格点坐标数据；④导出网格点坐标数据，在FLAC3D中进行分组列表；⑤利用FLAC3D中内嵌编程语言FISH编制循环程序，读取网格点坐标数据列表，建立地表模型。
2.根据权利要求1所述的一种高精细复杂地表三维建模方法，其特征在于更具体的实施方式：
(1)获取地表等高线平面图及高程数据，对等高线进行高程赋值，得到三维地表线图；
(2)将三维地表线图导入3DMine矿业工程软件，建立地表DTM表面实体图；
(3)在3DMine矿业工程软件中建立地表表面实体网格点，网格点间距根据工程实际和计算需求确定；
(4)获取网格点坐标数据，数据为网格点的X、Y坐标，存储类型为Excel格式，作为FLAC3D建模的基础数据；
(5)在FLAC3D中对地表表面的网格点进行分组，以X坐标或Y坐标为标度，建立包含X或Y与高程点的表格；
(6)利用FLAC3D中内嵌编程语言FISH编制循环程序，根据X坐标或者Y坐标不断读取已建表格中对应的高程点，沿着X轴或者Y轴以此建立网格，选取六面体作为基本网格，表格中的高程点为六面体网格点的Z值上限，Z方向的网格大小根据地表的高程点不同而不均匀分布，每读取一次就建立了地表实体网格中的一个小矩形，这样不停的循环下去，直至循环终止，模型建立完成。
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