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《基于地质构造flac_3d建模》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第14卷第2期地质力学学报Vol114No122008年6月JOURNALOFGEOMECHANICSJun.2008文章编号:1006-6616(2008)02-0149-093D基于FLAC的复杂地貌三维地质建模121汪吉林,丁陈建,吴圣林(11中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221006;21徐州中国矿大岩土工程新技术发展有限公司,江苏徐州221006)3D摘要:针对复杂地貌和地质构造条件下数值模拟的建模问题,基于FLAC平台提出了从局部到整体的建模思想,采用Brick单元和Tetrahed
2、ron单元通过编程生成复杂地貌条件下的三维地质体模型。利用趋势面分析法拟合出层状连续地质体,将其定义为不同的/群0,建立了多层状三维地质体结构模型。采用interface界面模拟出了断层面,并与趋势面相结合,构建了断层上下盘中的地层。认为通过数学分3D析结合计算机编程,可以实现直接在FLAC中进行复杂地貌和地质构造条件下的地质体建模。3D关键词:数值模拟;建模;FLAC;趋势面分析;复杂地貌中图分类号:TU45;O241文献标识码:A自然界中地质体几何形态是及其复杂的,描述地质体形态的传统方法是采用平面图
3、、切面图、等高线图、剖面图等多种图件相结合。随着计算机技术的进步,三维地质体可视化的[1~6]技术得到了很大的发展,与此同时,数值模拟方法在采矿工程和地质工程等领域也得到[7~8]了广泛应用。由于数据结构的差异,地质体三维可视化的网格与用于数值模拟计算的网格之间存在本质差异,而在大多数数值模拟分析中,模型建立、空间单元划分等前处理工作繁琐、甚至难于进行,妨碍了数值模拟技术的应用,若简化地质模型则又会影响模拟效果,[9~10]因此有研究者采用数据转换的方法在/可视0与/可算0之间建立桥梁。数值模拟的理论方法
4、包括有限单元法、离散单元法、边界单元法、快速拉格朗日分析等[7]及其相互耦合,其中快速拉格朗日分析(FLAC)可以较准确地模拟材料的屈服、塑性流[10]3D动、软化乃至大变形,是岩土工程领域的通用软件,但FLAC不能直接进行图形处理,其建模难度更大,有研究者利用其他有限元程序(ANSYS)中进行复杂地质体建模,通过接3D[11]口程序转换为FLAC软件平台中的模型,这需要熟悉ANSYS的文件结构,且难以甄别和控制程序执行中产生的差错。无论从可视化三维地质体数据库中转换,还是在不同的数值模拟软件之间转换,都
5、会增3D加三维地质建模的工作量,同时对使用者提出更多的技术要求和操作技巧。针对FLAC建模难度大的问题,特别是存在复杂地貌和地质构造的条件下,笔者提出通过数据点采集、趋收稿日期:2008-03-26基金项目:科技部科技型中小企业技术创新基金项目(05C26213200587)资助。作者简介:汪吉林(1969-),男,博士,副教授,主要从事矿产普查与勘探、地质工程专业的科研工作。Tel:0516-83885766,E-mail:wjl-cumt@1631com。150地质力学学报20083D势面拟合和计算机
6、编程,直接在FLAC中建立复杂地形地质条件的三维地质体模型,较好3D地解决了FLAC中地质建模难的问题。1地形地质条件概述3D本文以山西307国道复线阳泉市天子庙隧道地段作为模拟对象,说明基于FLAC软件平台建立三维地质体模型的方法和过程。天子庙隧道为一条双线并行隧道,左线长888110m,右线长819105m,地形较复杂,地表高差较大,在研究区范围内为900~1054m(图1)。研究####区场地下部开采过4层煤(3、8、12煤和15煤),累计煤层厚度最大达11m。研究区地表露头为上石盒子组(P2s)下
7、段~下石盒子组(P1x),主要为红褐色砂泥岩及灰白色砂岩,黄色或黄绿色泥岩及砂岩等。160~180m勘探深度范围内的地层为山西组(P1s)~太原组(C3t)的煤系地层。图1天子庙隧道地形图Fig11TopographicmapoftheTianzitempletunnel研究区范围内地层总体上较平缓,以NW走向为主,倾向SW,局部有一定的变化,倾角5~10b。节理裂隙发育,倾向以SE和SW向为主,一般倾角较大。研究区内的岩石组合在力学强度上具有层状分布的特征,故根据研究区的岩石组合特征,将其按工程地质特性
8、划分为砂岩岩组、泥岩岩组、灰岩岩组、砂泥岩互层岩组和破碎岩组(采空区堆积岩体)等5个岩组类型。2复杂地貌的三维建模211地形数据采集与处理图1所示为采空区场地的研究范围,其中NW)SE方向包含隧道的图框为模拟的地质体3D第2期汪吉林等:基于FLAC的复杂地貌三维地质建模151范围。为了建立模拟对象的三维立体几何模型,首先需要采集地表的高程数据,通过手工统计写入文本文件以便于编程调用,模拟范围长@宽=800@300m,以20m间
