[发明专利]一种高精度、快速三维地质模型有限元模型的建模方法

说明书

本发明公开了一种高精度、快速三维地质模型有限元模型的建模方法，首先通过GPS载波相位差分技术获取三维等高线数据；然后利用CAD软件提取高精度等高线数据；基于非均匀有理B样条生成自由曲面；最后将生成的曲面数据导入MIDAS GTS三维岩土分析软件，进一步生成三维地质实体模型。本发明解决了现有技术中存在的三维地质建模操作冗杂、低效、低精度、仿真效果不好的问题。

技术领域

本发明属于水利水电与土木建筑工程中的高边坡建模技术领域，具体涉及一种高精度、快速三维地质模型有限元模型的建模方法。

背景技术

随着我国经济的发展以及西部大开发战略的进一步实施，我国水电资源的开发已转向西部高山峡谷地区。由于丰富的水力资源，西部水电工程的数目越来越多，规模越来越大，随之带来了众多的高边坡问题。

岩石高边坡稳定性问题是我国20世纪70年代以后出现的最具特色的工程地质问题之一，由于我国独特的地形地质条件和作为一个发展中国家所面临的大规模工程建设，所以岩质高边坡稳定性问题成为了当前岩土工程界主要的研究方向之一。

目前国内外的三维地质建模软件在操作程序上仍然比较复杂，不易被基层操作人员掌握和使用，所以在数据的采集与实时更新上存在比较大的问题，同时在建模过程中存在约束条件苛刻、建模数据难以交换共享的不足。基于以上问题使得在多专业三维设计与计算的过程中无法有效的协同，使得工程研究进展缓慢，从而影响到国家建设与社会经济的发展。

在实际的工程中，没有一款通用性的软件适应所有的工程设计与计算，所以亟需一种建立三维地质模型，模型数据格式有多种，适用于各种主流分析软件的方法。

数值模拟技术在高边坡稳定性评价中起到了重要的作用，一方面数值模拟技术本身的发展为高边坡变形与强度稳定性分析提供了强有力的工具，另一方面，各种更适合于岩体计算的数值模拟方法自20世纪年代以来得到极大的发展，但由于高边坡处于复杂的地形环境中，基本是对模型进行概化处理，不能精细化地来建立三维地质模型，进而无法对边坡稳定性进行精确的设计与评价。所以现在急需一种快速、简洁、精确的三维地质模型建立方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度、快速三维地质模型有限元模型的建模方法，解决了现有技术中存在的三维地质建模操作冗杂、低效、低精度、仿真效果不好的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种高精度、快速三维地质模型有限元模型的建模方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、通过GPS载波相位差分技术获取三维等高线数据；

步骤2、利用CAD软件提取高精度等高线数据；

步骤3、基于非均匀有理B样条生成自由曲面；

步骤4、将生成的曲面数据导入MIDAS GTS三维岩土分析软件，进一步生成三维地质实体模型。

本发明的特点还在于，

步骤1具体如下：

利用基准站接收机连续接收所有可视GPS卫星信号，并将测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态通过数据链发送出去，流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时接收来自基准站的数据，求载波相位整周期模糊度，再通过相对定位模型获取所在点相对基准站的坐标，获取三维等高线。

步骤2具体按照以下步骤实施：

利用CAD软件从步骤1获取的三维等高线中离散、提取出三维高程点数据，将包含有空间X、Y、Z三项坐标数据信息的高程点数据保存在dat文件中。

步骤3具体按照以下步骤实施：