CN114612633A - 一种gocad的复杂地质体转化为flacd3d模型生成技术的方法 - Google Patents

一种gocad的复杂地质体转化为flacd3d模型生成技术的方法 Download PDF

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陈小艳
王天皓
姚多喜
鲁海峰
孙明
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Abstract

本发明涉及一种GOCAD的复杂地质体转化为FLAC3D模型生成技术的方法，包括以下步骤：1)GOCAD建模；2)利用matlab以及c++语言编写转换接口程序实现网格信息的转换；3)导出模型；4)FLAC3D模型。本发明可以实现GOCAD软件与FLAC3D软件之间的高效且无差错连接，采用matlab与c++语言混合编程技术，结合利用matlab强大内置函数库和编译性语言高效循环速度的优势，提升了接口转换网格数据的速度。

Description

一种GOCAD的复杂地质体转化为FLACD3D模型生成技术的方法
技术领域
本发明涉及一种GOCAD的复杂地质体转化为FLAC3D模型生成技术的方法。
背景技术
FLAC3D是二维的有限差分程序FLAC2D的拓展，能够进行土质、岩石和其它材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析。随着社会经济的发展，在工程领域中，有限元、有限差分等数值模拟技术的应用越来越广泛。由于FLAC3D软件的一些不足，在FLAC3D的应用实践中逐渐显现出了一些弊端，突出表现在建模步骤繁琐、工作量较大、软件前处理功能薄弱、难以有效构建复杂的曲面、三维模型建成后不便修改及构建的数值模型与真实地质体严重不符等方面，严重影响了计算结果的可靠性。为了增强地质数据的表现力和利用率，基于FLAC3D在建立复杂地质体三维模型的局限性和GOCAD强大的复杂地质体建模能力方面，许多学者提出了基于GOCAD平台的FLAC3D复杂地质体三维建模方法，建立了GOCAD 与FLAC3D的接口程序，实现了复杂地质体四面体模型和六面体模型的快速构建，克服了FLAC3D在建立复杂地质体计算模型的困难，实现了复杂地质体三维模型的直观、快速构建。国内外许多学者提出了基GOCAD平台的FLAC3D复杂地质体三维建模研究，孙永超等采用C++语言编写GOCAD－FLAC3D接口程序，实现FLAC3D 软件对复杂地质体三维数值模型进行快速构建的方法；王斯娜等用Visual Basic 编写了将GOCAD中体模型(Sgrid)导入FLAC3D的接口程序,可以方便的将建立好的模型导入FLAC3D中。
软件介绍：
FLAC3D软件：FLAC(Fast Lagrangian Analysis of Continua)是一个利用显式有限差分方法求解的岩土、采矿工程师进行分析和设计的二维连续介质程序，主要用来模拟土、岩、或其他材料的非线性力学行为，可以解决众多有限元程序难以模拟的复杂的工程问题，例如大变形、大应变、非线性及非稳定系统 (甚至大面积屈服/失稳或完全塌方)等问题。
GOCAD软件：GOCAD(Geological Object Computer Aided Design)地质建模软件是法国Nancy大学开发的主要应用于地质领域的三维可视化建模软件。 GOCAD软件具有强大的三维建模、可视化、地质解译和分析的功能。既可以进行表面建模，以可以进行实体建模；既可以设计空间几何对象，也可以表现空间属性分布。
GOCAD-FLAC3D接口程序：用GOCAD-FLAC3D接口程序将GOCAD软件格式的文件转换为可以倒进FLAC3D软件格式的文件。
发明内容
为了解决FLAC3D前期三维建模困难的问题，本发明的目的提供一种简单的FLAC3D软件前处理的方法。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
一种GOCAD的复杂地质体转化为FLAC3D模型生成技术的方法，包括以下步骤：
1)GOCAD建模；
2)利用matlab以及c++语言编写转换接口程序实现网格信息的转换；
3)导出模型；
4)FLAC3D模型自动生成。
所述的步骤1)中的模型建立的原则为：
对于GOCAD建模方法有很多种，包括构造建模、三维储层栅栏结构建模及三维数据结构，其过程如下：
步骤一：数据整理、导入、生成点集
数据整理是GOCAD建模的基础，如何分析整理出对建模有用的数据，是成模的关键技术；
将经过整理的点集通过“File→Import Objects→Horizons Interpretations→PointsSets→column-based File”的方式导入GOCAD中。
步骤二：建立各层层面
针对各层面的点集，通过“Applications→Wizards→Surface Creation→Fromdata
(without internal Borders)，点击生成各层层面。
步骤三：生成三维网格模型SGrid
针对相邻的两个层面通过“SGrid→New→From Objects Box”的方式生成一个包括这两个层面的六面体，然后通过“SGrid→Tools→Proportionally Between Top andBottom”的方式来地层的三维网格模型SGrid，然后对模型进行网格划分。
所述的步骤2)中对利用matlab以及c++语言编写转换接口程序实现网格信息的转换,考虑到FLAC3D在构建复杂地质体三维模型方面的局限性和GOCAD 强大的三维地质建模能力，利用matlab以及c++语言编写转换接口程序实现网格信息的转换，实现了三维模型在FLAC3D的快速、简便建模；
原理为：由于GOCAD中的SGrid模型与FLAC3D中的Brick模型均为六面体单元，具有很大的相似之处；
所述的步骤3)对导出模型，其方法为:所述GOCAD软件上设有 GOACD-FLAC3D转换插件，将GOCAD的三维网格模型SGrid用GOCAD-FLAC3D接口程序导出，生成*.f3grid文件；
所述的步骤4)FLAC3D模型自动生成，其特征在于：将转换的文件在FLAC3D 中通过“File→Import Grid”导入到FLAC3D，即可自动生成三维地质FLAC3D模型。
本发明所采用的另一种技术方案是：
一种GOCAD-FLAC3D转换器的系统，包括：
用matlab建立一种算法实现两种模型的转化；
接口程序至少包括一个处理器和一个储存器，用来完成中间转换；
一个处理接口程序的GOCAD和转换后的软件FLAC3D；
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、充分发挥了GOCAD强大的建模能力与FLAC3D的数值分析功能；
2、本发明优化模型在针对FLAC3D建模时，充分考虑了FLAC3D建模的不足及GOCAD强大的建模能力，内容对FLAC3D建模等方面仍具有一定的指导意义。
附图说明
附图1为本发明实施算例的GOCAD建模流程图
附图2为本发明实施算例的COCAD转换程序选择
附图3为本发明实施算例的GOCAD三维建模SGrig图
附图4为本发明实施算例的GOCAD-FLAC3D接口程序图
附图5为本发明实施算例的FLAC3D模型图
具体实施方式
下面结合具体模型对本发明进行详细说明
一种GOCAD的复杂地质体转化为FLAC3D模型生成技术的方法，包括以下步骤：
第一步GOCAD建模，如图一所示的流程图；
其中1)包括以下步骤；
①数据整理、导入、生成点集
数据整理是GOCAD建模的基础，如何分析整理出对建模有用的数据，是成模的关键技术；
将经过整理的点集通过“File→Import Objects→Horizons Interpretations→PointsSets→column-based File”的方式导入GOCAD中。
②建立各层层面
针对各层面的点集，通过“Applications→Wizards→Surface Creation→Fromdata (without internal Borders)，点击生成各层层面。
③生成三维网格模型SGrid
针对相邻的两个层面通过“SGrid→New→From Objects Box”的方式生成一个包括这两个层面的六面体，然后通过“SGrid→Tools→Proportionally Between Top andBottom”的方式来地层的三维网格模型SGrid，然后对模型进行网格划分。
进一步利用matlab以及c++语言编写转换接口程序实现网格信息的转换, 考虑到FLAC3D在构建复杂地质体三维模型方面的局限性和GOCAD强大的三维地质建模能力，利用matlab以及c++语言编写转换接口程序实现网格信息的转换，实现了三维模型在FLAC3D的快速、简便建模；
进一步对导出模型，具体操作如下：
双击桌面上的GOCAD启动图标，即可启动GOCAD；
选择New project建立新工程，给工程起个名字，点击保存，打开下图；
勾选GOCAD-FLAC3D转换工具(如附图2)，选择Select All，点击OK即可；
弹出选择工程单位窗口，根据实际情况分别选择平面上(米或英尺)和深度上单位(米或英尺)；时间是毫秒或秒；深度方向是向下或向上增大；z值是时间域或深度域。选择完后点击OK；
打开GOCAD主窗口commands下面的GOCAD-FLAC3D转换工具；
将建立好的三维网格模型SGrid(如附图3)通过如附图4的界面导出可以转化为FLAC3D的模型，生成*.f3grid文件；
进一步的FLAC3D模型自动生成，其特征在于：将转换的文件在FLAC3D 中通过“File→Import Grid”导入到FLAC3D，即可自动生成三维地质FLAC3D模型。
在上述实例中，我们可以从附图3与附图5看出两个模型的对比，很明显的发现，用GOCAD轻而易举就建立了一个复杂的模型，但不能直接将模型离散化，而FLAC3D实现这样的模型前期处理工作很繁琐而且工量大，但它的后期模型处理功能强大，设计一个接口程序，很好的将两者的优势结合，减少工作量。
上述方法中结合了两种软件的优势，只需将一个软件的文件格式转化为另一个程序的文件格式就行了。减少了工作量，不用再写大量的程序通过FLAC3D 建模，减少了使用者的困难及节省时间，又提高了工作效率，降低了对使用者的要求，普遍适用于大多数使用者，提高了三维地质建模的可行性与使用性，提高了工作效率。
实施算例2
一种GOCAD-FLAC3D转换器的系统，包括：
用matlab建立一种算法实现两种模型的转化；
接口程序至少包括一个处理器和一个储存器，用来实现中间转换；
一个处理接口程序的GOCAD和转换后的软件FLAC3D；
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、充分发挥了GOCAD强大的建模能力与FLAC3D的数值分析功能；
2、本发明优化模型在针对FLAC3D建模时，充分考虑了FLAC3D建模的不足及GOCAD强大的建模能力，内容对FLAC3D建模等方面仍具有一定的指导意义。
以上是对本发明的的实施算例说明，不仅局限于本算例的模型，使用者可根据自己的需求做出相应的三维地质模型。

Claims (5)

1.一种GOCAD的复杂地质体转化为FLAC3D模型生成技术的方法，其特征在于,包括以下步骤：
1)GOCAD建模；
2)利用matlab以及c++语言编写转换接口程序实现网格信息的转换；
3)导出模型；
4)FLAC3D模型自动生成。
2.根据权利要求1所述的GOCAD的复杂地质体转化为FLAC3D模型生成技术的方法，所述的步骤1)中基于GOCAD建模，其特征在于，对于GOCAD建模方法有很多种，包括构造建模、三维储层栅栏结构建模及三维数据结构，其过程如下：
步骤一：数据整理、导入、生成点集
数据整理是GOCAD建模的基础，如何分析整理出对建模有用的数据，是成模的关键技术；
将经过整理的点集通过“File→Import Objects→Horizons Interpretations→PointsSets→column-based File”的方式导入GOCAD中。
步骤二：建立各层层面
针对各层面的点集，通过“Applications→Wizards→Surface Creation→From data(without internal Borders)，点击生成各层层面。
步骤三：生成三维网格模型SGrid
针对相邻的两个层面通过“SGrid→New→From Objects Box”的方式生成一个包括这两个层面的六面体，然后通过“SGrid→Tools→Proportionally Between Top andBottom”的方式来地层的三维网格模型SGrid，然后对模型进行网格划分。
3.根据权利要求1所述的GOCAD的复杂地质体转化为FLAC3D模型生成技术的方法，其特征在于，所述的步骤2)中对利用matlab以及c++语言编写转换接口程序实现网格信息的转换,其特征在于：考虑到FLAC3D在构建复杂地质体三维模型方面的局限性和GOCAD强大的三维地质建模能力，利用matlab以及c++语言编写转换接口程序实现网格信息的转换，实现了三维模型在FLAC3D的快速、简便建模。
4.根据权利要求1所述的GOCAD的复杂地质体转化为FLAC3D模型生成技术的方法，其特征在于，所述的步骤3)导出模型，其特征在于：所述GOCAD软件上设有GOACD-FLAC3D转换插件，将GOCAD的三维网格模型SGrid用GOCAD-FLAC3D接口程序导出，生成*.f3grid文件。
5.根据权利要求1所述的GOCAD的复杂地质体转化为FLAC3D模型生成技术的方法，其特征在于，所述的步骤4)FLAC3D模型自动生成，其特征在于：将转换的文件在FLAC3D中通过“File→Import Grid”导入到FLAC3D，即可自动生成三维地质FLAC3D模型。
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙永超;雷国光;李明;: "基于GOCAD平台的FLAC3D复杂地质体三维建模研究", 吉林建筑大学学报, no. 02, 15 April 2016 (2016-04-15), pages 31 - 34 *

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