CN111222235B - 一种随机生成多结构层沥青路面离散元模型的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种随机生成多结构层沥青路面离散元模型的方法，根据沥青路面结构层层数、结构层厚度以及计算出的每档集料颗粒个数等参数，随机生成具有不规则形状集料的多结构层沥青路面模型，通过进一步对集料分组便于对不同档或不同集料颗粒赋予不同的材料参数，本发明实现了多结构层沥青路面三维离散元模型的随机生成，反映了多结构层沥青路面内部细观结构，包括结构层层间交界面处的细观结构，按照文本文件存储模型的储存方式也减少储存空间的占用。
Description
技术领域
本发明涉及一种构建仿真模型的方法，尤其涉及一种随机生成多结构层沥青路面离散元模型的方法。
背景技术
沥青混合料是一种由集料、胶浆、孔隙组成的复合材料，在道路工程中有着重要的应用。利用离散单元法进行数值模拟可以从微观层面研究沥青混合料的路用性能，为了数值模拟的精确性，必须构建能真实反应其内部细观构造的模型。
现有沥青混合料数值模型构建方法主要有：
(1)随机生成大小不一的圆球颗粒，这种建模方法忽略了集料形状，与实际情况不符；
(2)获取沥青混合料试件断面，利用数字图像处理技术进行模型重构，这种方法所获取的模型能很好的反映真实沥青混合料试件，但是面对使用CT扫描设备昂贵、扫描费时费力、图像处理工作量大以及较小颗粒与孔隙无法精确捕捉等问题；
(3)中心球扩散方法随机生成不规则形状集料进行模型构建，这种方法能较好的反应集料的扁平性与棱角性，较好地表征沥青混合料的真实细观构造，但是现在只可生成单一试件，不能很好的表征路面结构层的细观结构。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种随机生成多结构层沥青路面离散元模型的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种随机生成多结构层沥青路面离散元模型的方法,具体包括如下步骤：
(1)获取沥青路面结构层的级配信息，计算出结构层中每档集料颗粒个数。
(2)根据沥青路面结构层层数、结构层厚度以及步骤(1)中计算出的每档集料颗粒个数，随机生成具有路面结构层特征和级配特征的球形集料，记录球形集料位置、半径、档位与编号信息，并进行级配检验与修改。
(3)根据不规则集料替换算法将步骤(2)中所述球形集料替换为不规则集料，所述不规则集料由不规则集料替换算法拓展生成的叠加小球组成，记录不规则集料信息，不规则集料信息由每个不规则集料所包含的叠加小球信息组成，叠加小球信息包含叠加小球的位置、半径、档位以及编号信息，其中，叠加小球的档位与编号信息为步骤(2)中对应的球形集料的档位与编号信息，之后对不规则集料进行体积校核。
所述不规则集料替换算法具体为：首先获取步骤(2)中球形集料位置信息(x,y,z)与半径信息R，将半径折减n倍作为不规则集料的中心球半径，所述n<1，用中心球作为不规则集料第一个叠加小球；然后选取与中心球球心相重叠的正方体中心作为拓展方向出发点，球心指向正方体6个平面中心以及8个菱角的14个方向作为可能拓展方向，随机选取8个方向作为不规则集料的拓展方向进行拓展生成叠加小球，每个拓展方向均从第一个叠加小球出发向外拓展；
所述拓展生成叠加小球的位置确定方法为：
设拓展前叠加小球球心位置为O1(X,Y,Z),半径为R，拓展后叠加小球球心位置为O2(x,y,z)半径为r，则球心距离按照|O2-O1|＝D3+D4确定，其中D4表示相邻两个球体半径的差值，D3表示相邻两球圆心之差,并且拓展后叠加小球半径减少D4；
故拓展后叠加小球球心坐标与半径为：x＝X+Δx,y＝Y+Δy,z＝Z+Δz,r＝R-D4；
当拓展方向指向平面中心：Δx＝±(D3+D4),Δy＝Δz＝0；Δy＝±(D3+D4),Δx＝Δz＝0；Δz＝±(D3+D4),Δx＝Δy＝0；
当拓展方向指向棱角：
其中，D4、D3与相应拓展方向上的集料棱角关系为：
每个拓展方向拓展数量达到指定拓展数量N时停止拓展进行下一拓展方向的拓展，每次拓展后遍历已生成的其余不规则集料所包含的叠加小球，若重叠则停止此方向拓展进行该不规则集料下一个拓展方向的拓展，球形集料8个拓展方向均拓展完毕则进行下一个不规则集料替换；
(4)基于步骤(3)中不规则集料信息，用统一半径的母球体按正六边形排布逐层生成多结构层沥青路面离散元初始模型，模型中不规则集料范围内的母球体归类为集料小球，不规则集料范围外的母球体归类为胶浆小球，并赋予集料小球以对应的不规则集料所含叠加小球的档位与编号信息，并记录集料小球位置、档位与编号信息，记录胶浆小球位置信息。
(5)按照沥青路面结构层各层孔隙率随机删除相应数目的步骤(4)中所述胶浆小球，生成孔隙，删除的胶浆小球数目由沥青路面结构层各层所包含的母球体数量与孔隙率的乘积来计算，并输出可供PFC3D5.00读取的数据文件。
(6)用PFC3D5.00读取步骤5生成的数据文件，在PFC3D5.00软件内生成由集料小球、胶浆小球及孔隙组成的多结构层沥青路面离散元模型，读取集料小球档位与编号信息对集料小球进一步划分，输出可对不同档位集料或不同颗粒集料赋予不同参数的多结构层沥青路面离散元模型。
进一步地，步骤(1)中计算出结构层中每档集料颗粒个数，是由结构层中每档集料体积与集料的平均粒径所计算出的球体积
之比来确定，具体包括以下子步骤：
(1.1)计算结构层中各档集料占沥青混合料试件的体积分数：
其中，jDi为第j结构层中第i档集料占沥青混合料试件的体积分数，
表示第i档集料的质量百分率，VV表示设计孔隙率，a为油石比，ρa为集料密度，ρb为沥青密度；
(1.2)根据步骤(1.1)所得体积分数计算第i档集料所需的颗粒个数ni：
其中，Vij为第j结构层中第i档集料体积，
为用第i档集料的平均半径所计算出的球体积，h与d分别为沥青混合料试件高度与底面直径，ri为第i档集料的平均半径。
进一步地，步骤(2)包括以下子步骤：
(2.1)从沥青路面结构层底层开始，根据颗粒之间相互不重叠的原则完成单层不同档集料的生成，得到含有球形集料的沥青路面结构层，将与该层顶部截面相交的球形集料记录到python内置的列表中；
(2.2)在步骤(2.1)中生成的含有球形集料的沥青路面结构层之上再次根据颗粒之间相互不重叠的原则生成上一层含有球形集料的沥青路面结构层，此次不重叠生成考虑该层颗粒之间的不重叠以及该层颗粒与步骤(2.1)中记录的与顶部截面相交的颗粒不重叠，并将与该层顶部截面相交的球形集料记录到python内置的列表中；
(2.3)重复步骤(2.2)直到路面结构层生成完毕，导出记录球形集料信息的列表文件，列表文件包含球形集料位置、半径、档位与编号信息，进行各档集料体积校核，对某档集料体积小于计算所得的目标体积的增加球形集料，对某档集料体积大于计算所得的目标体积的减少球形集料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：在考虑路面结构层层间集料嵌挤和保证上下层级配不同的条件下生成多结构层沥青路面离散元模型体现了多结构层沥青路面内部细观结构，通过档位与编号信息进一步划分集料分组便于在PFC3D5.00中对不同档或不同集料颗粒赋予不同的材料参数，通过引入半径折减率n对不规则集料总体积进行调整减少了替换过程中集料的体积损失使模型更加精确，借助python输出可供PFC3D5.00读取的文本文件储存模型节约了模型的储存空间。
附图说明
图1叠加生成小球原理图；
图2不规则集料形状图；
图3双层路面结构集料分布图；
图4双层路面结构孔隙分布图；
图5颗粒位置分布图；
图6双层路面结构模型图。
具体实施方式
本发明提供了一种随机生成多结构层沥青路面离散元模型的方法,具体包括如下步骤：
(1)获取沥青路面结构层的级配信息，由沥青路面结构层中每档集料体积与集料的平均粒径所计算出的球体积
之比来确定计算出结构层中每档集料颗粒个数：
(1.1)计算结构层中各档集料占沥青混合料试件的体积分数：
其中，jDi为第j结构层中第i档集料占沥青混合料试件的体积分数，
表示第i档集料的质量百分率(％)，VV表示设计孔隙率(％)，a为油石比，ρa为集料密度(g/cm3)，ρb为沥青密度(g/cm3)；
(1.2)根据步骤(1.1)所得体积分数计算第i档集料所需的颗粒个数ni：
其中，Vij为第j结构层中第i档集料体积，
为用第i档集料的平均半径所计算出的球体积，h与d分别为沥青混合料试件高度与底面直径，ri为第i档集料的平均半径。
(2)根据沥青路面结构层层数、结构层厚度以及步骤(1)中计算出的每档集料颗粒个数，随机生成具有路面结构层特征和级配特征的球形集料，记录球形集料位置、半径、档位与编号信息，并进行级配检验与修改。具体包括如下子步骤：
(2.1)从沥青路面结构层底层开始，根据颗粒之间相互不重叠的原则完成单层不同档集料的生成，得到含有球形集料的沥青路面结构层，将与该层顶部截面相交的球形集料记录到python内置的列表中；
(2.2)在步骤(2.1)中生成的含有球形集料的沥青路面结构层之上再次根据颗粒之间相互不重叠的原则生成上一层含有球形集料的沥青路面结构层，此次不重叠生成考虑该层颗粒之间的不重叠以及该层颗粒与步骤(2.1)中记录的与顶部截面相交的颗粒不重叠，并将与该层顶部截面相交的球形集料记录到python内置的列表中；
(2.3)重复步骤(2.2)直到路面结构层生成完毕，导出记录球形集料信息的列表文件，列表文件包含球形集料位置、半径、档位与编号信息，进行各档集料体积校核，对某档集料体积小于计算所得的目标体积的增加球形集料，对某档集料体积大于计算所得的目标体积的减少球形集料。
档位信息记录了该球形集料位于路面结构层的哪一层哪一档，编号信息记录了该球形集料是路面结构层哪一层哪一档哪一颗，记录规律为先从大粒径到小粒径，后从下层结构到上层结构，依次加一，为避免与记录胶浆、孔隙的数字信息重复故从11开始标记，编号信息用档位信息加0.0001(即11.0001)来表示11档集料的第一号颗粒，继续相加得到后续编号信息。
(3)根据不规则集料替换算法将步骤(2)中所述球形集料替换为不规则集料，所述不规则集料由不规则集料替换算法拓展生成的叠加小球组成，记录不规则集料信息，不规则集料信息由每个不规则集料所包含的叠加小球信息组成，叠加小球信息包含叠加小球的位置、半径、档位以及编号信息，其中，叠加小球的档位与编号信息为步骤(2)中对应的球形集料的档位与编号信息，之后对不规则集料进行体积校核。
所述不规则集料替换算法为：
(3.1)获取步骤2中球形集料位置信息(x,y,z)与半径信息R，将半径折减n倍作为不规则集料的中心球半径，所述n<1，用中心球作为不规则集料第一个叠加小球；
(3.2)选取与中心球球心相重叠的正方体中心作为拓展方向出发点，球心指向正方体6个平面中心以及8个菱角的14个方向作为可能拓展方向，随机选取8个方向作为不规则集料的拓展方向进行拓展生成叠加小球，每个拓展方向均从第一个叠加小球出发向外拓展。
所述拓展生成叠加小球的位置确定方法为：
设拓展前叠加小球球心位置为O1(X,Y,Z),半径为R，拓展后叠加小球球心位置为O2(x,y,z)半径为r，则球心距离按照|O2-O1|＝D3+D4确定，其中D4表示相邻两个球体半径的差值，D3表示相邻两球圆心之差,并且拓展后叠加小球半径减少D4；
故拓展后叠加小球球心坐标与半径为：x＝X+Δx,y＝Y+Δy,z＝Z+Δz,r＝R-D4；
当拓展方向指向平面中心：Δx＝±(D3+D4),Δy＝Δz＝0；Δy＝±(D3+D4),Δx＝Δz＝0；Δz＝±(D3+D4),Δx＝Δy＝0；
当拓展方向指向棱角：
其中，D4、D3与相应拓展方向上的集料棱角关系为：
每个拓展方向拓展数量达到指定拓展数量N时停止拓展进行下一拓展方向的拓展，每次拓展后遍历已生成的其余不规则集料所包含的叠加小球，若重叠则停止此方向拓展进行该不规则集料下一个拓展方向的拓展，球形集料8个拓展方向均拓展完毕则进行下一个不规则集料替换，拓展生成的不规则集料形状如图2。
不规则集料体积校核用不规则集料总体积与目标总体积之差作为判据，在拓展数量N、D3与D4一定的情况下，通过调整半径折减率n来缩小不规则集料总体积与目标总体积之差。
(4)用统一半径的母球体布满多结构层沥青路面离散元模型，母球体的统一半径应在保证计算效率的同时尽可能取较小值来保证模型精度，将步骤(3)中不规则集料范围内的母球体归类为集料小球，位于不规则集料范围外的归类为胶浆小球，并赋予集料小球以相应的档位与编号信息。
(5)按照沥青路面结构层各层孔隙率随机删除相应数量步骤(4)中所述胶浆小球作为孔隙，删除相应数量的胶浆小球由沥青路面结构层所包含的母球体数量与孔隙率的乘积来计算，并输出可供PFC3D5.00读取的数据文件，PFC3D5.00由美国Itasca ConsultingGroup公司提供。
(6)用PFC3D5.00读取步骤5生成的数据文件，在PFC3D5.00软件内生成由集料小球和胶浆小球组成的多层沥青路面结构离散元模型，依据档位与编号信息对集料小球进一步划分，输出可对不同档位集料或不同颗粒集料赋予不同参数的多层沥青路面结构离散元模型。
实施例
下面结合附图和实施例进一步阐释本发明，其中该实施例以双结构层沥青路面圆柱体试件为例，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一、确定双结构层沥青路面圆柱体试件结构层厚度，根据结构层中每档集料占结构层的体积分数计算结构层中每档集料颗粒个数，沥青混合料级配信息如表1所示：
表1模拟沥青混合料级配
其中2.36mm以下集料视为沥青砂浆成分不参与颗粒个数的计算，计算过程中取上层孔隙率为5％，下层孔隙为8％，油石比为5％，沥青密度取为1.03g/cm3，集料平均密度取为2.7g/cm3，试件尺寸为Φ100mm高100mm(上层40mm+下层60mm)根据
与
计算结构层各档集料颗粒个数，其中jDi为第j结构层中第i档集料占沥青混合料试件的体积分数，
表示第i档集料的质量百分率，VV表示设计孔隙率，a为油石比，ρa为集料密度，ρb为沥青密度，Vij为第j结构层中第i档集料体积，
为用第i档集料的平均半径所计算出的球体积，h与d为沥青混合料试件高度与底面直径，ri为第i档集料的平均半径。计算结果如表2所示：
表2模拟沥青混合料集料个数计算表
| 级配(mm) | 19.0～26.5 | 16.0～19.0 | 13.2～16.0 | 9.5～13.2 | 4.75～9.5 | 2.36～4.75 |
| 上层集料个数 | 0 | 0 | 8 | 65 | 320 | 1794 |
| 下层集料个数 | 6 | 13 | 32 | 55 | 445 | 1629 |
编写程序进行步骤(3)生成球形集料，球形集料生成过程满足路面层间集料的嵌挤并保证上下层级配的不同，进行体积校核发现随机生成球体积误差在容许范围内，故投放正确，导出列表文件<data>，列表文件每个球形集料信息记录为[x坐标，y坐标，z坐标，档位信息，编号信息]，列表文件中档位信息与编号信息按照表3方式表示：
表3档位信息
| 级配(mm) | 19.0～26.5 | 16.0～19.0 | 13.2～16.0 | 9.5～13.2 | 4.75～9.5 | 2.36～4.75 |
| 上层档位信息 | 17 | 18 | 19 | 20 | ||
| 下层档位信息 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
档位信息记录规律为先从左到右，后从下到上，依次加一，为避免与记录胶浆、孔隙的数字信息重复故从11开始标记，编号信息用档位信息加0.0001(即11.0001)来表示11档集料的第一号颗粒，继续加0.0001得到后续颗粒信息。
二、编写运行程序，进行不规则颗粒替换；
编写程序，提取列表文件<data>中信息，并以每个球形集料中心为原点，球形集料半径的0.9倍作为叠加生成中心球半径，并用中心球作为不规则集料的第一个叠加小球；
选取与中心球球心相重叠的正方体中心作为拓展方向出发点，中心指向正方体6个平面中心以及8个菱角的14个方向作为可能拓展方向，随机选取8个方向作为不规则集料的拓展方向行拓展生成叠加小球，每个拓展方向均从第一个叠加小球出发向外拓展；各个拓展方向采用D4取(0.05～0.2)*R与D3取0.2*R进行随机组合，各个方向的生成数量N在1～4范围内随机波动；
发现生成的不规则集料总体积偏小，故将半径折减率调整为0.92，此时获得的不规则集料总体积满足要求；
同时，记录不规则集料信息，不规则集料信息由每个不规则集料所包含的叠加小球信息组成，叠加小球信息包含叠加小球的位置、半径、档位以及编号信息，其中，叠加小球的档位与编号信息为步骤2中对应的球形集料的档位与编号信息。
三、编写运行程序，进行统一半径的母球体替换和目标孔隙生成，输出PFC3D5.00可读的文本文件；
读取不规则集料信息，用0.8mm的母球体按正六边形排布逐层生成Φ100mm高100mm多结构层沥青路面离散元初始模型；
在循环过程中逐一判断生成母球体球心是否位于不规则集料范围内，将球心位于不规则集料范围内的母球归类为集料颗粒，双层路面结构集料颗粒最终分布如图3所示；
同时，在循环过程中为归类为集料颗粒的母体小球赋予相应的档位与编号信息；
同时，在循环过程中将位于不规则集料范围外的球体归类为胶浆颗粒；
最后，按照结构层各层孔隙率随机删除相应数目的胶浆小球，生成孔隙，上层结构删除上层全体颗粒数的5％，下层结构删除下层全体颗粒数的8％，双层路面结构孔隙最终分布如图4所示；
输出列表，每个颗粒信息形如[x坐标，y坐标，z坐标，归类信息(用数字1表示胶浆，数字2表示孔隙，数字3表示集料)，档位信息，编号信息]；
导出每个母球位置、归类(胶浆、孔隙、集料)、档位以及编号信息供PFC3D5.00读取。
四、用FISH语言编写代码读取文件，输出沥青混合料离散元模型；
在PFC3D5.00中读取文件，每个球体单元生成过程同时读取归类信息将该颗粒分类到相应的组别(胶浆、孔隙、集料)中，对于集料也可通过读取档位与编号信息对集料进一步分类，在PFC3D5.00中显示同一档位或同一编号的集料如图5所示，从而便于在PFC3D5.00中对不同档集料或不同集料颗粒赋予不同参数，所生成的多结构层沥青路面离散元模型如图6所示，该模型实现了多结构层沥青路面三维离散元模型的随机生成，反映了多结构层沥青路面内部细观结构，包括结构层层间交界面处的细观结构，具有实际意义。
Claims (3)
1.一种随机生成多结构层沥青路面离散元模型的方法,其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)获取沥青路面结构层的级配信息，计算出结构层中每档集料颗粒个数；
(2)根据沥青路面结构层层数、结构层厚度以及步骤(1)中计算出的每档集料颗粒个数，随机生成具有路面结构层特征和级配特征的球形集料，记录球形集料位置、半径、档位与编号信息，并进行级配检验与修改；
(3)根据不规则集料替换算法将步骤(2)中所述球形集料替换为不规则集料，所述不规则集料由不规则集料替换算法拓展生成的叠加小球组成，记录不规则集料信息，不规则集料信息由每个不规则集料所包含的叠加小球信息组成，叠加小球信息包含叠加小球的位置、半径、档位以及编号信息，其中，叠加小球的档位与编号信息为步骤(2)中对应的球形集料的档位与编号信息，之后对不规则集料进行体积校核；
所述不规则集料替换算法具体为：首先获取步骤(2)中球形集料位置信息(x,y,z)与半径信息R，将半径折减n倍作为不规则集料的中心球半径，所述n<1，用中心球作为不规则集料第一个叠加小球；然后选取与中心球球心相重叠的正方体中心作为拓展方向出发点，球心指向正方体6个平面中心以及8个菱角的14个方向作为可能拓展方向，随机选取8个方向作为不规则集料的拓展方向进行拓展生成叠加小球，每个拓展方向均从第一个叠加小球出发向外拓展；
所述拓展生成叠加小球的位置确定方法为：
设拓展前叠加小球球心位置为O1(X,Y,Z),半径为R，拓展后叠加小球球心位置为O2(x,y,z)半径为r，则球心距离按照|O2-O1|＝D3+D4确定，其中D4表示相邻两个球体半径的差值，D3表示相邻两球圆心之差,并且拓展后叠加小球半径减少D4；
故拓展后叠加小球球心坐标与半径为：x＝X+Δx,y＝Y+Δy,z＝Z+Δz,r＝R-D4；
当拓展方向指向平面中心：Δx＝±(D3+D4),Δy＝Δz＝0；Δy＝±(D3+D4),Δx＝Δz＝0；Δz＝±(D3+D4),Δx＝Δy＝0；
当拓展方向指向棱角：
其中，D4、D3与相应拓展方向上的集料棱角关系为：
每个拓展方向拓展数量达到指定拓展数量N时停止拓展进行下一拓展方向的拓展，每次拓展后遍历已生成的其余不规则集料所包含的叠加小球，若重叠则停止此方向拓展进行该不规则集料下一个拓展方向的拓展，球形集料8个拓展方向均拓展完毕则进行下一个不规则集料替换；
(4)基于步骤(3)中不规则集料信息，用统一半径的母球体按正六边形排布逐层生成多结构层沥青路面离散元初始模型，模型中不规则集料范围内的母球体归类为集料小球，不规则集料范围外的母球体归类为胶浆小球，并赋予集料小球以对应的不规则集料所含叠加小球的档位与编号信息，并记录集料小球位置、档位与编号信息，记录胶浆小球位置信息；
(5)按照沥青路面结构层各层孔隙率随机删除相应数目的步骤(4)中所述胶浆小球，生成孔隙，删除的胶浆小球数目由沥青路面结构层各层所包含的母球体数量与孔隙率的乘积来计算，并输出可供PFC3D5.00读取的数据文件；
(6)用PFC3D5.00读取步骤(5)生成的数据文件，在PFC3D5.00软件内生成由集料小球、胶浆小球及孔隙组成的多结构层沥青路面离散元模型，读取集料小球档位与编号信息对集料小球进一步划分，输出可对不同档位集料或不同颗粒集料赋予不同参数的多结构层沥青路面离散元模型。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中计算出结构层中每档集料颗粒个数，是由结构层中每档集料体积与集料的平均粒径所计算出的球体积
之比来确定，具体包括以下子步骤：
(1.1)计算结构层中各档集料占沥青混合料试件的体积分数：
其中，jDi为第j结构层中第i档集料占沥青混合料试件的体积分数，
表示第i档集料的质量百分率，VV表示设计孔隙率，a为油石比，ρa为集料密度，ρb为沥青密度；
(1.2)根据步骤(1.1)所得体积分数计算第i档集料所需的颗粒个数ni：
其中，Vij为第j结构层中第i档集料体积，
为用第i档集料的平均半径所计算出的球体积，h与d分别为沥青混合料试件高度与底面直径，ri为第i档集料的平均半径。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)包括以下子步骤：
(2.1)从沥青路面结构层底层开始，根据颗粒之间相互不重叠的原则完成单层不同档集料的生成，得到含有球形集料的沥青路面结构层，将与该层顶部截面相交的球形集料记录到python内置的列表中；
(2.2)在步骤(2.1)中生成的含有球形集料的沥青路面结构层之上再次根据颗粒之间相互不重叠的原则生成上一层含有球形集料的沥青路面结构层，此次不重叠生成考虑该层颗粒之间的不重叠以及该层颗粒与步骤(2.1)中记录的与顶部截面相交的颗粒不重叠，并将与该层顶部截面相交的球形集料记录到python内置的列表中；
(2.3)重复步骤(2.2)直到路面结构层生成完毕，导出记录球形集料信息的列表文件，列表文件包含球形集料位置、半径、档位与编号信息，进行各档集料体积校核，对某档集料体积小于计算所得的目标体积的增加球形集料，对某档集料体积大于计算所得的目标体积的减少球形集料。
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