[发明专利]一种尾矿坝管涌破坏情景构建系统及其方法

权利要求书

1.一种尾矿坝管涌破坏情景构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、数据采集和筛选：通过在线监测模块和勘查信息输入模块实现，并将影响尾矿坝管涌破坏的因素进行划分，剔除明显错误的数据；

步骤S2、输入、检查数据：将筛选后的数据进行检查，与正常运营数据进行对比，将波动幅度在±5％之内的数据视为正常数据，否则视为异常数据；

步骤S3、分析处理数据：基于尾矿坝管涌破坏的研究分析，将与管涌破坏过程无关的异常数据剔除，得到一系列影响尾矿坝管涌破坏的数据单元；

步骤S4、计算浸润线方程：根据浸润线求算模块、输入的尾矿坝监测信息与影响管涌破坏的异常数据，并计算此时的尾矿坝浸润线高度；根据筛选、检查后的数据进行浸润线高度求算；

步骤S5、尾矿坝稳定性计算：基于尾矿坝稳定性分析模块，利用瑞典条分法分析其稳定性，并借助专家信息库，综合评价尾矿坝的稳定状况；若尾矿坝稳定，则直接输出尾矿坝稳定的结果，若不稳定，则执行步骤S6，对管涌判定；

步骤S6、管涌判定：根据管涌发生的条件及特点、借助专家信息库判断管涌是否发生，若管涌没有发生，则直接输出尾矿坝渗透破坏但未发生管涌的结果，若管涌发生，则执行步骤S7；

步骤S7、情景构建、动画制作：若管涌发生，则结合尾矿坝阶段分析，对尾矿坝进行建模并利用虚拟现实技术模拟尾矿坝管涌破坏的过程，获取并利用破坏数据进行情景构建动画制作，输出动画结果，动画制作步骤具体如下：

步骤S71、构建尾矿坝管涌破坏基本模型，尾矿坝建模过程如下：

(1)模型框架的构建：根据输入的尾矿坝尺寸数据，建立尾矿坝基本框架，所述尺寸数据包括坝高、坝坡、坝宽及库水位高度；

(2)模型材质的填充：基于输入的尾矿砂的物理力学参数，将尾矿砂这一材质填充到尾矿坝模型框架中，根据尾矿砂的粒径范围分层填充到模型中；根据计算得到的浸润线高度，在尾矿坝模型框架中添加浸润线的高度信息；

(3)裂缝单元的输入：添加尾矿坝裂缝单元，将随机分布的裂纹图像的坐标应用于尾矿坝，与尾矿坝平面进行匹配，依次模拟尾矿坝内部天然存在的空隙、孔隙和裂隙；

步骤S72、动画场景制作；

步骤S73、施加影响因素；

步骤S74、尾矿坝管涌过程取图；

步骤S75、尾矿坝管涌破坏过程制作。

2.根据权利要求1所述的情景构建方法，其特征在于：所述步骤S72中，基于3Dmax进行动画场景制作，包括布置摄影机；设置灯光；选择背景。

3.根据权利要求1所述的情景构建方法，其特征在于，所述步骤S7中，尾矿坝阶段分析包括三个阶段，分别为渗流稳定阶段、尾矿坝局部破坏阶段和堆积坝表面渗透破坏直至坝体整体失稳阶段。

4.根据权利要求1所述的情景构建方法，其特征在于，所述步骤S74中，尾矿坝管涌过程取图包括以下步骤：

(1)在渗流稳定阶段：对建立的模型施加应力场和渗流场，荷载和渗透力取尾矿坝正常工作承载力，对模型的发展变化选取关键点进行截图；

(2)在尾矿坝局部破坏阶段：匀速增大模型参数中的水力梯度，模型数据发生变化，发生管涌破坏，选取关键点进行截图；

(3)在堆积坝表面渗透破坏直至坝体整体失稳阶段：随着水力梯度的增大，模型在堆积坝上出现管涌口，并持续变大，管涌口周围不断有裂缝产生，尾矿坝坝基失稳，发生整体失稳破坏，选取关键点进行截图。