[发明专利]一种堰体模型的建立方法及装置

说明书

本发明公开了一种堰体模型的建立方法及装置，获取堰体的几何尺寸，并根据堰体的几何尺寸构建二阶锥规划模型；计算二阶锥规划模型中每个单元的耗散能；根据各单元的耗散能排序确定并标记二阶锥规划模型中的加密单元和稀疏单元；在加密单元的长边上增加一个新节点，在两个稀疏单元的公共边上增加一个新节点，并删除公共边的两端点，形成节点云集；根据节点云集建立基于Delaunay三角化重划分的二阶锥规划模型，当新的二阶锥规划模型满足预定初始及边界条件时，将新的二阶锥规划模型作为堰体模型；本发明可以使二阶锥规划模型达到以狭长且密集的网格形态模拟滑动面的效果，精确的界定滑动面关键参数，为工程措施制定提供依据。

技术领域

本发明属于堰体模拟技术领域，尤其涉及一种堰体模型的建立方法及装置。

背景技术

近年来，我国交通基础设施建设快速发展，在沿海地区修建交通隧道时，常常需要进行大范围的人工筑岛工程。在浅水区人工岛可用土石围堰结构，而其在施工过程中通常面临以下问题。一是浅海区域气象多变、海况复杂。湿度大、盐度高，且极端天气频发，岛体结构易受损伤，严重时威胁整体稳定性。二是浅海人工岛土石围堰为高土石围堰结构，堰体高、堰坡大，自身稳定性较差。三是海床地质条件复杂，一般上覆多种软弱土层，其物理力学性质较差。

在复杂海况高土石围堰条件下，堰坡在整个施工周期的稳定性上升成为需要特别关注的问题之一。考虑到筑岛材料及海床具体地质条件，堰坡稳定性分析一方面需要获取用于稳定性评价的安全系数，另外，更重要的是获取坡体下方潜在的滑动面位置及其形状特征。坡体的不同填筑阶段及材料参数的不同，都将对稳定性及潜在滑动面产生较大影响。需要开展专项的模拟分析，以便为工程措施的指定提供依据。

堰坡稳定性问题属于边坡稳定性分支之一。边坡稳定性现有方法包括各种基于极限平衡法的简化方法。近年来还出现了与有限元技术相结合的极限分析上、下限方法。对于极限分析上限有限元方法，在搜索破坏模式时无需过多额外假定。由于坡体处于极限状态时，潜在的滑动面在力学上不易精细地模拟与刻画，相关研究仍处于发展状态。

通常采用极限分析上限有限元方法模拟土坡稳定性，但是该方法网格数量过密、自由度过量，对计算结果精度存在较大影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种堰体模型的建立方法及装置，同时对二阶锥规划模型进行加密和稀疏操作，可以减少计算量，且提高二阶锥规划模型的精度。

本发明采用以下技术方案：一种堰体模型的建立方法，包括以下步骤：

获取堰体的几何尺寸，并根据堰体的几何尺寸构建二阶锥规划模型；

计算二阶锥规划模型中每个单元的耗散能；

根据各单元的耗散能排序确定并标记二阶锥规划模型中的加密单元和稀疏单元；

在加密单元的长边上增加一个新节点，在两个稀疏单元的公共边上增加一个新节点，并删除公共边的两端点，形成节点云集；

根据节点云集建立基于Delaunay三角化划分的二阶锥规划模型，当新的二阶锥规划模型满足预定初级及边界条件时，将新的二阶锥规划模型作为堰体模型。

进一步的，根据各单元的耗散能排序确定并标记二阶锥规划模型中的加密单元和稀疏单元包括：

根据网格加密因子和二阶锥规划模型的总耗散能确定并标记加密单元；

根据网格稀疏因子和二阶锥规划模型的总耗散能确定并标记稀疏单元。

进一步的，根据网格加密因子和二阶锥规划模型的总耗散能确定并标记加密单元包括：

按照每个单元的耗散能大小对所有单元进行排序；

按照耗散能由大到小的顺序累加每个单元的耗散能；