基于CT扫描的土石混合体三维数值网格的建立-论文.pdf

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1、第35卷第9期岩土力学、，01_35NO．92014年9月RockandSoilMechanicsSept．2014文章稿号I1000-7598(2014)09-2731-06基于CT扫描的土石混合体三维数值网格的建立李长圣，张丹，王宏宪，独莎莎(南京大学地球科学与工程学院，南京210023)摘要。根据CT扫描得到土石混合体切面图像信息，通过二值化和砾石边界识别技术提取砾石表面点云数据，应用逆向工程软件重构砾石的三维模型。编写APDL代码，在ANSYS中快速生成土石混合体的几何模型，借助ANSYSICEMCFD强大、灵活的网格划分功能，对

2、砾一土界面处网格进行加密，得到土石混合体的三维数值网格，采用接口程序，将数值网格导入FLAC。中进行模拟计算。通过与无砾石模型计算结果的对比，说明了建立表征土石混合体结构特征的精细三维数值网格可以更加准确地描述土体，特别是砾一土界面的受力情况和变形特征，从而提高土石混合体数值模拟的精确度及可靠度。关链词：土石混合体；三维建模；图像处理；图像二值化中图分类号：O241文献标识码：A3Dmeshgenerationforsoil-rockmixturebasedonCTscanningLIChang—sheng，ZHANGDan，WANGHo

3、ng—xian，DUSha-sha(SchoolofEarthSciencesandEngineering，NanjingUniversity,Nanjing210023，China)Abstract：Sectionsoftheimageinformationofsoil-rockmixtureareobtainedbyCTscanning，thepointclouddataofgravelsurfaceareextractedbytechnologyofimagebinarizationandboundaryrecognition．By

4、usingGeomagicStudio，areverseengineeringsoftware，three．dimensionalgeometricmodelofthegravelisreconstructedandthegeometricmodelofgravelsofthesoil—rockmixtureimportedtoANSYSiSquicklyobtained．Withthefeaturesofpowerfulandflexiblefunctionofmeshdividing，ANSYSICEMCFDiSadoptedtome

5、shandgenerateorderlytetrahedralelementstoobtain3Dnumericalmodelofthesoil—rockmixture．Thegriddingalongtheboundaryofthesoilandthegravelsisdensified．Byusingtheinterfacecode，3DnumericalmodelisimposedintoFLAC30fornumerica1simulation．Comparisonwiththeresultsofnongravelmode1．iti

6、Sshownthattheestablishedfine3Dmode1Canreflectthestructurecharacteristicofthesoil．rockmixture．Especially,itCanpreciselydescribethestressandthedeform~ionofthesoil．aswel1astheboundarybehaviorofsoilandgrave1．ThemethodpresentedCanreducetheerrorcausedbymodelsimplificationandimp

7、rovetheaccuracyandreliabilityofnumericalsimulation．Keywords：soil·rockmixture；3Dmodeling；imageprocessing；imagebinarizationFLAC如是一种专门针对岩土工程问题开发的1引言三维连续介质分析软件，己在岩土及地质等领域得随着计算机技术和数值计算方法的发展，数值到广泛的应用，但其前处理功能较差，使得它对于分析在岩土工程中显现出举足轻重的作用⋯。然而，复杂模型的建立十分困难】。土石混合体是一种非模型简化和介质力学参数偏离原型实际都

8、会使数值常复杂的不连续介质材料，由具有一定尺寸的、强分析产生较大的误差。对于后者，可通过对已有度较高的岩块和强度相对较低的土体充填及相应的的工程和试验反馈资料的反演，调整介质物理力学孔隙等组成