[发明专利]一种复杂地质条件下大型地下工程3D网格模型的构建方法

说明书

本发明涉及3D网格模型构建技术领域，具体涉及一种复杂地质条件下大型地下工程3D网格模型的构建方法，包括以下步骤：步骤一:在网格剖分软件ANSYS中根据点线面构建或者导入其它数据格式的形状相对规则的开挖体几何模型；步骤二:在开挖体周围建立一定范围、几何形态简单规则的隔离体作为重点分析区域；步骤三:在重点分析区域外，再划定一个几何形态简单规则的隔离体作为次重点关心区域，网格可适当粗分。本发明的有益效果是：在分层、分步、分段开挖过程中，如果有先前未知的非连续面出现或者已知非连续面产状发生变化时，该方法可以在此原先的3D网格模型上及时更改，而不用再重新建立/更新几何模型后再剖分网格以建立3D网格模型。

技术领域

本发明涉及3D网格模型构建技术领域，具体涉及一种复杂地质条件下大型地下工程3D网格模型的构建方法。

背景技术

当前三维数值分析方法已成为大型地下工程围岩稳定的一种常用方法，但是复杂地质条件下大型地下工程3D网格模型的构建已成为该方法推广应用的一大障碍，存在的具体困难体现在：1)地下结构几何形态复杂，与非连续面的相交往往造成整个三维几何模型被切割成大量碎小、形态复杂的区域，导致网格剖分质量较差；2)大型地下工程开挖，通常采用分期/分层/分步开挖，实际揭露的非连续面往往会与前期勘察所获得非连续面分布情况有所差异，如每一次都按实际情况如实给出非连续面的位置和形状，必须反复调整其位置和几何形状，重新构建几何模型和剖分网格，使得这类大型地下工程3D网格模型的建立工作费时费力。

为此，在现有的复杂地质条件下大型地下洞室3D网格模型方法的基础上，应充分考虑上述问题，提出一种复杂地质条件下大型地下洞室3D网格模型的快速构建方法就十分必要了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复杂地质条件下大型地下工程3D网格模型的构建方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种复杂地质条件下大型地下工程3D网格模型的构建方法，包括以下步骤：

步骤一:在网格剖分软件ANSYS中根据点线面构建或者导入其它数据格式的形状相对规则的开挖体几何模型；

步骤二:在开挖体周围建立一定范围、几何形态简单规则的隔离体作为重点分析区域；

步骤三:在重点分析区域外，再划定一个几何形态简单规则的隔离体作为次重点关心区域，网格可适当粗分；

步骤四:遵循从“内部到外围、从简单到复杂”的原则对几何模型各组成部分逐步剖分网格，建立不包含非连续面的3D网格模型；

步骤五:根据充填型非连续面的产状以及该非连续面上的一点，确定非连续面所在的平面，根据非连续面的厚度确定一个范围值d，将距该平面法线方向上下2d范围内的网格定义为该非连续面的网格单元集合，从而构建出包含任意产状和数量的非连续面的复杂地质条件下大型地下洞室群3D网格模型。

作为本发明进一步的效果是：在步骤一中，开挖体以六面体精细剖分，使得网格规整，网格单元尺寸小于充填型非连续面厚度。

作为本发明再进一步的效果是：在步骤一中，开挖体周边重点分析区域，以与开挖体网格大小相当的网格进行剖分，网格规整，要求网格单元尺寸小于充填型非连续面厚度。

作为本发明再进一步的效果是：在步骤一中，重点分析区域外围区域网格可以粗糙剖分，减少网格单元总数，减少计算时间。

作为本发明再进一步的效果是：在步骤五中，d值等于非连续面厚度的二分之一。

本发明的有益效果是：