岩质工程地质体三维球颗粒计算模型可视化建模

黄刚海; 焦玉勇; 张秀丽

doi:10.11779/CJGE201404026

岩质工程地质体三维球颗粒计算模型可视化建模 English Version

黄刚海^{1, 2},
焦玉勇^{1, 2},
张秀丽^{1, 2}

1. 中国科学院武汉岩土力学研究所,湖北武汉 430071; 2. 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北武汉 430071

基金项目: 国家重点基础研究发展计划（973）项目（2011CB710602）; 中国科学院重点部署项目（KZZD-EW-05-03）

详细信息

作者简介:
黄刚海(1986- ),男,广西河池人,博士研究生,主要从事采矿与岩土工程数值方法方面研究工作。E-mail: huangganghai@163.com。

中图分类号: P642；TP39.9；TU45
计量
- 文章访问数: 425
- HTML全文浏览量: 8
- PDF下载量: 16700
出版历程
- 收稿日期: 2013-07-01
- 发布日期: 2014-04-21

Visual modeling for 3D spherical particle for geological body model of rock engineering

HUANG Gang-hai^{1, 2},
JIAO Yu-yong^{1, 2},
ZHANG Xiu-li^{1, 2}

1. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Wuhan 430071, China

摘要

摘要: 针对难以为离散数值方法建立复杂地质体计算模型的问题,以VC⁺⁺基础类库（MFC）为开发平台,编写三维球颗粒数值计算模型建模程序。利用开放图形程序接口OpenGL,在程序中实现建模可视化。开发的地表开挖算法及坑道开挖算法可使模型形成复杂地表和各种坑道空间。建模实例表明程序具有建立大型复杂地质体球颗粒计算模型的能力,可适应各种常见的工程地质体建模,有助于促进DEM、DDA等离散数值方法在大型工程中的推广应用。
- 地质体 /
- 三维建模 /
- 球颗粒 /
- 可视化 /
- DEM /
- DDA
Abstract: Aiming at the problem that it is difficult to establish a model for complex geologic body for discrete numerical methods, based on the platform of Microsoft foundation Classes (MFC) in VC⁺⁺, a procedure is developed to establish a three-dimensional spherical particle numerical model. By usingthe open graphic library OpenGL, the modeling is visualized in the procedure. Based on the surface-excavating algorithm and the tunnel-excavating algorithm, complex ground surface and various tunnel spaces can be obtained from the model. A modeling example indicates that it is able to establish a spherical particle model for large-scale complex geological body, suitable for the modeling of various kinds of common engineering geological bodies, and conducive to more application of discrete numerical methods like DEM and DDA in large-scale engineering.
- geological body /
- 3D modeling /
- spherical particle /
- visualization /
- DEM /
- DDA

HTML全文

参考文献(18)

[1]	李新星, 朱合华, 蔡永昌, 等. 基于三维地质模型的岩土工程有限元自动建模方法[J]. 岩土工程学报, 2008, 30(6): 855-862. (LI Xin-xing, ZHU He-hua, CAI Yong-chang, et al. Automatic modeling method of numerical analysis in geotechnical engineering based on 3D geologic model[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2008, 30(6): 855-862. (in Chinese))
[2]	徐能雄. 适于数值模拟的三维工程地质建模方法[J]. 岩土工程学报, 2009, 31(11): 1710-1716. (XU Neng-xiong. 3D engineering geological modeling method suitable for numerical simulation[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2009, 31(11): 1710-1716. (in Chinese))
[3]	廖秋林, 曾钱帮, 刘彤, 等. 基于ANSYS平台复杂地质体FLAC^3D模型的自动生成[J]. 岩石力学与工程学报, 2005, 24(6): 1010-1013. (LIAO Qiu-lin, ZENG Qian-bang, LIU Tong, et al. Automatic model generation of complex geologic body with FLAC^3D based on ANSYS platform[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2005, 24(6): 1010-1013. (in Chinese))
[4]	林杭, 曹平, 李江腾, 等. 基于SURPAC的FLAC^3D三维模型自动构建[J]. 中国矿业大学学报, 2008, 37(3): 339-342. (LIN Hang, CAO Ping, LI Jiang-teng, et al. Automatic generation of FLAC^3D model based on SURPAC[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2008, 37(3): 339-342. (in Chinese))
[5]	王树人, 张海清. MIDAS/GTS-FLAC^3D耦合建模新方法及其应用[J]. 土木建筑与环境工程, 2010, 32(1): 12-17. (WANG Shu-ren, ZHANG Hai-qing. A coupling modeling method with MIDAS/GTS-FLAC^3D and its application[J]. Journal of Civil, Architectural & Environmental Engineering, 2010, 32(1): 12-17. (in Chinese))
[6]	荆永滨, 王李管, 贾明涛, 等. 基于TetGen的复杂FLAC^3D模型可视化建模方法[J]. 岩土力学, 2010, 31(8): 2655-2660. (JING Yong-bin, WANG Li-guan, JIA Ming-tao, et al. Visual modeling of complex FLAC^3D model based on TetGen[J]. Rock and Soil Mechanics, 2010, 31(8): 2655-2660. (in Chinese))
[7]	CUNDALL P A, STRACK O D L. A discrete numerical model for granular assemblies[J]. Géotechnique, 1979, 29(1): 47-65.
[8]	SHI G H. Discontinuous deformation analysis: a new numerical model for the statics and dynamics of block systems[D]. Berkeley: Department of Civil Engineering, University of California at Berkeley, 1988.
[9]	JING L R, MA Y, FANG Z L. Modeling of fluid flow and solid deformation for fractured rocks with discontinuous deformation analysis (DDA) method[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2001, 38(3): 343-355.
[10]	SCHOLTES L, DONZE F V. Modelling progressive failure in fractured rock masses using a 3D discrete element method[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2012, 52(2): 18-30.
[11]	JIAO Y Y, ZHANG X L, ZHAO J. A two-dimensional DDA contact constitutive model for simulating rock fragmentation[J]. Journal of Engineering Mechanics, ASCE, 2012, 138(2): 199-209.
[12]	WU J H, CHEN C H. Application of DDA to simulate characteristics of the Tsaoling landslide[J]. Computers and Geotechnics, 2011, 38(5): 741-750.
[13]	NING Y J, YANG J, MA G W. Modelling rock blasting considering explosion gas penetration using discontinuous deformation analysis[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2011, 44(4): 483-490.
[14]	FENG Y T, HAN K, OWEN D R J. Filling domains with disks: an advancing front approach[J]. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2003, 56(5): 699-713.
[15]	HAN K, FENG Y T, OWEN D R J. Sphere packing with a geometric based compression algorithm[J]. Powder Technology, 2005, 155(1): 33-41.
[16]	CUI L, O’SULLIVAN C. Analysis of a triangulation based approach for specimen generation for discrete element simulations[J]. Granular Matter, 2003, 5(3): 135-145.
[17]	LIU J, GENG Q D. Three-dimensional particles generation algorithm[J]. Journal of Dalian University of Technology, 2011, 51(2): 236-243.
[18]	Itasca Consulting Group, Inc. Particle Flow Code 3D, version 4.0[R]. USA: Itasca Consulting Group Inc, 2007.

施引文献(75)

期刊类型引用(29)

1.	彭普，李泽，张小艳，申林方，许芸. 土质边坡的单元失效概率与失效模式研究. 工程力学. 2024(01): 193-207 . 百度学术
2.	张亚平，李克钢，李明亮，秦庆词，王航龙. AHP-Critic法正态云模型在边坡稳定性评价中的应用. 有色金属工程. 2024(03): 146-155 . 百度学术
3.	甘永波，李亚军，李瑞杰，秦浩东，张杰，张彬. 考虑土体强度参数随机场的横向加载管-土相互作用分析. 水利水运工程学报. 2024(02): 143-153 . 百度学术
4.	楼晓明，孙逸玮，张蓟. 软土地基沟渠开挖诱发远处围堰失稳的实例分析. 水利水电技术(中英文). 2024(S1): 151-159 . 百度学术
5.	明思成，仉文岗，何昱苇，陈龙龙，覃长兵. 考虑各向异性空间变异性的边坡可靠度分析. 土木与环境工程学报(中英文). 2024(04): 60-74 . 百度学术
6.	周家文，陈明亮，瞿靖昆，胡宇翔，夏茂圃，蒋楠，李海波，范刚. 水库滑坡灾害致灾机理及防控技术研究与展望. 工程科学与技术. 2023(01): 110-128 . 百度学术
7.	朱磊，高欣悦，万愉快，丁一民. 地震力对边坡可靠度的影响. 科学技术与工程. 2023(10): 4324-4330 . 百度学术
8.	彭乐平，张桂银，孙鹏. 竹仔岭花岗岩矿边坡稳定性研究. 采矿技术. 2023(03): 52-56 . 百度学术
9.	刘昆珏，随意，程晓辉，陈朝晖，普利坚. 考虑围岩参数空间变异性的连拱隧道稳定性分析. 地下空间与工程学报. 2023(03): 911-920 . 百度学术
10.	曾勇，李亚军，严俊，田振华. 考虑土体强度参数深度依赖性的非平稳随机场边坡滑动深度和体积分析. 水资源与水工程学报. 2023(03): 174-183+192 . 百度学术
11.	黄延，陈雪亮. 基于不同排布型式的弧形抗滑桩边坡加固效果研究. 能源与环保. 2022(04): 24-29+44 . 百度学术
12.	许晓亮，张家富，曾林风，徐健文，史为政. 考虑网格自适应的边坡可靠性随机有限元极限分析研究. 三峡大学学报(自然科学版). 2022(06): 48-57 . 百度学术
13.	王小龙. 多级路堑边坡地震稳定性可靠度分析. 甘肃科技. 2022(19): 9-13+17 . 百度学术
14.	郑晓珣. 基于流固耦合的强度折减法的地下水渗流对隧道稳定性的影响研究. 能源与环保. 2022(11): 284-289 . 百度学术
15.	缑变彩，王帆. 基于稀疏混沌多项式的边坡可靠度分析方法. 土木工程与管理学报. 2021(02): 198-204+210 . 百度学术
16.	严柏杨，张京伍，朱德胜，葛彬，舒爽. 考虑土体不排水强度非平稳性对条形基础承载力影响的可靠度分析. 河北工程大学学报(自然科学版). 2021(01): 20-25 . 百度学术
17.	王鹏. 不同因素对填筑路堤边坡稳定性影响分析. 黑龙江交通科技. 2021(04): 73-75 . 百度学术
18.	刘辉，郑俊杰，章荣军. 考虑不排水抗剪强度空间变异性的黏土边坡系统失效概率分析. 岩土力学. 2021(06): 1529-1539 . 百度学术
19.	孙志豪，谭晓慧，孙志彬，林鑫，姚玉川. 基于上限分析的空间变异土质边坡可靠度. 岩土力学. 2021(12): 3397-3406 . 百度学术
20.	孙锐，杨峰，阳军生，赵乙丁，郑响凑，罗静静，姚捷. 基于二阶锥规划与高阶单元的自适应上限有限元研究. 岩土力学. 2020(02): 687-694 . 百度学术
21.	易红卫，樊陵姣，谌涛. 基于有限元分析的矿山边坡自动数值建模与分析研究. 矿冶工程. 2020(03): 30-33 . 百度学术
22.	陈朝晖，黄凯华. 土质边坡可靠性分析的分层非平稳随机场模型. 岩土工程学报. 2020(07): 1247-1256 . 本站查看
23.	刘爱娟，崔玉龙，刘铁新. 地震边坡动态临界加速度计算中抗剪强度参数概率分布分析. 地震工程学报. 2020(05): 1179-1186 . 百度学术
24.	张云雁. 基于GS-SVM的边坡稳定性预测模型. 水利水电技术. 2020(11): 205-209 . 百度学术
25.	黄俊，赵江，段祥睿，张洁. 基于强度折减法的抗滑桩加固边坡可靠度分析. 土木与环境工程学报(中英文). 2020(06): 11-18 . 百度学术
26.	曾韬睿，王林峰，朱洪州. 基于修正的传递系数法的粉土质边坡冻融稳定性分析. 科学技术与工程. 2019(09): 206-213 . 百度学术
27.	李泽发，吴震宇，卢祥，裴亮，杨哲. 抗拉强度空间变异性对重力坝地震开裂的影响分析. 工程科学与技术. 2019(04): 116-124 . 百度学术
28.	梁庆国，房军，张晋东，张延杰，蒲建军，王飞. 兰州轨道交通扰动场地黄土浸水试验研究. 地质力学学报. 2018(06): 803-812 . 百度学术
29.	吴志轩，杨军，邱天琦，沈兆普，梁宇钒. 基于FELA的随机场方法在考虑降雨入渗的边坡开挖稳定性分析中的应用. 地质力学学报. 2018(06): 813-821 . 百度学术