基于三维实体模型的拱坝浇筑仿真研究

针对已有的混凝土拱坝浇筑仿真软件的特点,利用.NET平台对AutoCAD二次开发技术,将AutoCAD软件三维建模便利性与离散事件仿真过程结合,构造与施工信息相结合的三维模型,将AutoCAD三维模型作为仿真系统的大坝形体模型,从而实现拱坝仿真计算形体模型与AutoCAD三维模型的统一,同时实现仿真结果三维可视化.最后利用某工程模拟对系统进行了验证.     

复杂岩质高边坡三维地质建模及虚拟现实可视化

结合复杂岩质高边坡工程三维地质建模和可视化需要,通过综合分析国内外在计算机图形学领域对描述空间拓扑关系的常用三维数据结构,提出基于半边B-Rep和裁减NURBS数据结构的边坡三维地质建模方法,实现具有复杂地质条件和基础洞室群的边坡工程三维模型拓扑关系的快速、准确建立,为边坡工程三维地质可视化提供高质量的几何数据和拓扑关系信息。分析计算机可视化技术的发展趋势和虚拟现实技术的特点,论证应用桌面级虚拟现实技术的X3D规范,实现边坡工程地质可视化的可行性。鉴于X3D灵活的场景交互和对复杂NURBS几何造型的支持,实现基于X3D的边坡工程虚拟现实场景的实时动态可视化、虚拟现实场景对象的可视化交互式查询。以锦屏一级水电站左岸边坡工程为例,给出三维地质虚拟现实可视化在边坡开挖进度模拟和地质超前预报、边坡地质条件可视化查询、边坡安全监测断面地质条件解析、边坡安全监测系统可视化查询和综合分析等方面的应用,为三维地质虚拟现实可视化方法在其他工程领域的应用拓展提供参考。     

三维边坡地质体建模方法及工程应用

三维地质模型的建立可使勘探数据更逼真的体现,有助于推断、预测和把握其所在研究区域内的分布规律,为地质体的数值分析提供模型。提出了以Surfer和GOCAD软件为过渡平台,通过对地表及各地层三维地质信息的提取、转换,所得数据通过编程手段生成供ANSYS、FLAC3D、GeoStudio等数值分析软件直接读取的模型数据文件,进行二维与三维的数值计算分析。从而实现了数值分析前处理过程中复杂三维地质模型的快速、准确建立。结合崩塌堆积体边坡实例,检验了该方法的可行性和仿真效果。结果表明,建模过程简捷、实用,可操作性强;采用Surfer软件中的插值功能能很好的弥补勘探数据较少的问题;模型可通过GOCAD软件进行三维可视化操作,对模型进行检验、补充和修改。     

高陡边坡稳定性评价与优化设计集成技术研究

为提高复杂地质条件下高陡边坡建模、稳定性评价与优化设计的准确性和效率,依托城门山铜矿高陡边坡,提出了一套融合地形信息、地质信息与力学信息的集成技术。充分利用已有地质数据,应用Dimine数字采矿软件系统平台,提出基于勘探线地质剖面建立高陡边坡三维地质模型的方法,实现复杂岩体的三维可视化。对三维地质模型进行剖切运算获得计算剖面,转换为AutoCAD绘图交换文件,导入Slide边坡稳定分析软件,实现数据文件在地质建模和力学分析软件之间的无缝传递。自动搜索求解计算模型的最小安全系数和临界滑动面,实现复杂地质条件下高陡边坡稳定性评价。最后,提出了一种基于二分法的边坡结构参数严格优化方法。     

复杂岩质高边坡工程安全监测三维可视化分析

应用自主研发的岩石边坡工程安全监测三维可视化分析系统(SlopeMoni3D),以锦屏一级水电站左岸高边坡工程为例,建立安全监测分布式分析平台,对边坡安全监测系统与赋存地质条件进行虚拟现实可视化分析。以三维云图的可视化形式对安全监测获得的左岸边坡开挖区域浅表、深部变形发展趋势及锚索测力计锚固力在相同时段变化量的空间分布进行综合分析,完成边坡整体稳定性和变形趋势的分析评估。分析结果表明:(1)以虚拟现实可视化方式解析复杂岩质边坡工程区域地质条件,可直观表达各监测项目测点布置与地质结构的相互关系,便于监测成果与地质条件和施工信息的综合分析;(2)借助三维可视化分析平台所提供的监测数据管理和监测数据场三维云图绘制等功能,可直观比较相同监测时间段不同监测项目所获得监测物理量的三维云图分布,便于从地质、施工等方面综合分析边坡各区域的变形趋势和稳定状态。     

基于离散元软件的土质边坡稳定性探析

为准确评价武夷山某边坡稳定性状态,通过3DEC离散元模拟软件,建立包含边坡地层信息和能准确描述边坡开挖前后改变的地形信息。边坡1∶1数值仿真模型,通过现场调查、传递系数法理论分析、实测监测数据验证数值,计算结果的准确性,进而评价边坡治理效果。研究结果表明,采用3DEC离散元软件,可以准确描述边坡稳定性状态。未治理前,边坡安全稳定性欠佳,暴雨导致其稳定性进一步降低,坡体内出现滑动面。采用抗滑桩+预应力锚索治理加固后,边坡处于基本稳定状态,治理效果显著。     

基于GTP-TEN的复杂地质体三维混合建模

为解决三维地质体模型内部属性信息查询及空间力学分析问题,提出一种基于广义三棱柱–四面体体元的三维复杂地质体建模方法。首先根据钻孔及剖面数据,结合地层地质演变历史和水平集理论对研究区域进行地层划分,然后采用Kriging法在钻孔点云数据中引入虚拟钻孔,构建各地层层面不规则三角网模型,最后通过广义三棱柱–四面体体元算法建立研究区域内的三维复杂地质体模型。除此之外,在地层层面构建算法中还预设了局部区域属性信息提取及加密算法以保证后期模型应用时的计算分析精度要求。采用该方法可以实现地层不整合、尖灭及透镜体等特殊地质现象的表达和地质体内部属性信息提取及局部精细化模型构建,为后续进行工程稳定性分析提供可同时实现可视化的计算模型。将该方法应用于深圳市光明新区红坳渣土场,结合钻孔数据和剖面数据构建了渣土场的真三维地质模型,实现了其内部属性信息的空间查询与分析,为渣土场的稳定性分析奠定了基础。     

三峡库区滑坡预测预报3S 系统关键问题研究

 博士学位论文摘要　三峡水库的形成将面临着水库的正常运行和现有城镇安全的两大方面问题, 并突出表现在三峡库区沿江岸坡的稳定性上。利用地理信息系统( GIS) 及相关技术手段对“三峡库区滑坡泥石流预测预报3S 系统”中的关键问题进行了研究, 主要工作有如下7 个方面:(1) 确立了滑坡地质信息GIS 可视化空间数据库的建立途径与方法, 建立了滑坡体GIS 地质信息数据库;(2) 开发了二维地质信息与三维地质信息的相互转化技术;(3) 确立了地质界面三维插值及滑坡三维地质信息模型建立的新方法;(4) 进行了滑坡三维地质信息模型的GIS 工程解析工作;(5) 利用GIS 的程序设计语言, 探讨了在GIS 中实现滑坡体稳定性力学解析计算的可行性;(6) 开发了GIS 与数值解析系统接口技术;(7) 探讨了GIS 在移民选址中的应用。     

基于3DEC的面板坝坝肩岩质边坡稳定性分析

大坝边坡变形稳定问题是水利水电工程建设过程中需要重点关注的地质问题之一。在贵州省某水库建设过程中,根据现场地质调查与勘探、岩体强度现场试验、室内试验和设计方案,建立了右岸趾板天然边坡及开挖边坡的地质模型与数值模型,采用3DEC离散元数值模拟软件,对边坡位移、应力应变与边坡岩体安全系数等进行了分析计算,并与工程建设过程中采集的现场原位变形监测资料进行对比分析,发现建设过程中的边坡位移数值计算值与实测值之间有微小差异,经分析,认为开挖扰动及坝体填筑过程中的碾压振动对边坡岩体现场位移影响较明显,因此,在工程实践活动中,在安全系数较小的斜坡下部开展工程建设活动,应特别注意开挖扰动及施工振动对斜坡稳定的影响,相关影响可结合其它工程实践作进一步研究。     

ITASCA数值网格剖分解决方案

正ITASCA公司的Griddle和BlockRanger为专业化数值模型前处理软件。依托Rhinoceros 5.0/6.0运行环境,拥有构建复杂地质体和工程结构三维模型的强大底层技术,同时提供独到的空间几何拓扑关系(交切、封闭等)识别和关联化重构功能,实现高质量数值网格或块体模型的快速剖分。软件适用于自然或人工边坡、滑坡体、隧道、地下洞室群、坝体工程、基础工程、矿山地下采场等各类土建、水电和能源工程的连续与非连续数值模型的高效构建,可成为工程数字化建设的关键技术和重要组成部分。     

边坡工程地质信息的三维可视化及其在三峡船闸边坡工程中的应用

提出用各种线符及其组合概化岩体结构和物性两类信息，并建立起相应的拟合函数，实现工程地质结构及边坡工程开挖的三维模拟和再现。根据实测的离散点信息建立起三维可视化模型，显示任意位置的剖面和平切面图及其它方面的三维计算。最后成功地应用到长江三峡永久船闸边坡工程的三维地质结构模拟和信息的再现。     

三维城市地质建模及可视化信息管理系统设计

介绍了三维城市地质建模及可视化信息管理系统的设计思想,从总体设计、数据库构建、主要功能模块设计进行了详细论述,着重分析了三维地层建模的关键技术,从而获得比较精确的三维地质模型.     

工程地质三维建模及分析系统设计研究

 采用边界表示(BRep)结构和TIN模型的混合数据结构，借助GIS技术，开发集基础数据管理和三维地质建模为一体的工程地质三维建模及分析系统。采用TIN模型来拟合构造复杂的地质曲面，提出包括直接由离散点生成TIN模型、或由地形等高线生成TIN模型，以及由规则格网数据生成TIN模型的多种构造方法，并实现地质层面TIN模型的求交、裁剪，以及缝合等关键技术；引入颜色、纹理等“渲染”技术，实现地质信息的逼真表达；此外，探讨基于三维地质模型的任意地质剖面分析、岩土体分布面积和体积计算等基本分析技术，最后将系统应用于滑坡、高边坡、水利水电以及公路边坡开挖等工程地质三维建模和分析中，验证该理论及系统的可靠性和通用性。     

金沙江白鹤滩水电站坝区左岸边坡变形特征及机制分析

左岸河谷边坡的稳定问题是白鹤滩水电站重要的工程地质问题之一,在地质历史过程中,随着河谷下切,岸坡不同部位不同高程的岩体均产生不同程度的卸荷变形,研究这些变形特征及变形机制对于从宏观上定性把握左岸边坡的稳定性至关重要。根据勘察成果初步分析,左岸河谷边坡变形受缓倾角错动带以及NW向断层控制明显,具体地,卸荷裂隙的空间分布和发育规模均与其相对这些控制性结构面的位置相关,并且表现出较强的规律性。总结这些规律并采用离散单元数值分析软件UDEC和3DEC模拟河谷下切过程中这些控制性结构面对边坡变形的控制作用,进一步印证地质上的分析成果,同时结合地质勘察与数值计算成果分析左岸边坡的变形机制。     

基于三维地质模型的工程岩体结构精细数值建模

针对岩体结构数值模拟分析前处理工作中存在的地质模型建立、空间单元划分等难点,提出将三维地质模型与数值模拟分析进行耦合来简化其前处理的具体思路和方法。在三维地质建模系统中,建立精细的工程地质三维统一模型,通过单元网格几何模型的自动生成和模型数据的转换输入,可快速、准确地为岩体结构数值模拟分析提供不同类别、信息丰富的精细三维网格剖分模型,不仅简化了数值计算分析的前处理工作,同时也可丰富三维地质模型的属性信息,为工程设计与优化提供更直观、便捷的信息平台。     

块状结构岩体在一般水压分布模式下的不连续变形分析

提出了三维不连续变形分析方法中地下水压力的模拟方法。并通过钻孔水位观测数据插值拟合地下水位面,建立了作用在任意形状块体单元表面上的一般水压分布模式,利用最小势能原理推导了水压力荷载对三维不连续变形分析方法总刚矩阵的贡献。地下水对滑坡稳定性影响的算例分析表明该方法是有效的。