三维岩质边坡模型的建立心得

elite1218

由于三维边坡模型比较复杂，所以其模型的建立大都借助其他软件来实现。
我这次主要用一个例子（见下图）来介绍一下在ansys中建立不规则岩质边坡模型的思路。希望能和各位朋友共同交流，进步。

对于三维岩质边坡模型的建立，一般来说有两种方法
1、平面法
根据地形地质平面图来建立模型的方法，这种方法建议参考sch版主的surfer与ansys结合的建模方法这种模型一般适合于均质体的模型，另外，对于沉积岩层且不考虑风化卸荷的模型也适用。均质体就不多说了，对于沉积岩层，因其沉积面近似平面，可以在ansys中通过工作平面切割体的方法来把不同的岩层分割为不同的体。（关于曲面切割体我没有做过，欢迎达人就此问题作出补充）
2、剖面法
在某些情况下，边坡上局部区域发育有第四系的堆积体，其与基岩的分界线在平面图上反映不出来，另外岩体中的风化卸荷面也是一个不规则的曲面，而且一般还包括强卸荷面，弱卸荷面等。这样只通过平面图获取不到足够的信息，这种情况下就要通过剖面来实现了。我在这里详细介绍一下剖面法的思路。

[ 本帖最后由 elite1218 于 2007-1-26 13:15 编辑 ]

elite1218

（1）在平面图上确定剖面的位置及数量
首先在平面图上地形变化明显的地方可以设一条剖面，如果剖面足够密的话也可以等间距设置（如图），这样数据就可以很容易在excel中处理了。

elite1218

（2）在剖面图上根据地质资料作出强卸荷、弱卸荷底线、堆积体界线
这个一般在地质报告中都有，比如说该区强卸荷水平深度x米，竖直深度y米，据此可以确定强、弱卸荷线的大概范围。根据钻孔资料可以绘出堆积体与基岩分界线。

elite1218

（3）在剖面上确定控制点（建模中所需要的数据点）
在地形起伏大的地方设置控制点或者干脆等间距设置（极限原理，间距越小越接近实际），这样就可得到控制点的坐标数据，建议把这些数据保存在excel中，便于处理。如下图所示。

[ 本帖最后由 elite1218 于 2007-1-20 17:12 编辑 ]

elite1218

（4）得到所有控制剖面上的控制点坐标数据后，把其转换成ansys命令流（k，npt，x，y，z）的形式。这个在记事本中很容易实现。
（5）经过以上四步后，我们可以分别得到边坡坡面、强卸荷面、弱卸荷面和堆积体与基岩分界面上的控制点坐标数据。接着就可以在ansys中从上到下建模了。
在ansys中的步骤详见附件命令流文件。

[ 本帖最后由 elite1218 于 2007-1-20 17:21 编辑 ]

elite1218

有一点需要指出，在输入控制点之后生成面的时候，有两种方法：
一是用蒙皮就是askin命令，这种方法生成的表面很漂亮，但是如果坡面很不规则，起伏较大的话，生成的面容易发生畸变或退化，这种面在布尔运算时易出错。
二是用do循环每三个点生成个三角面，整个坡面由很多小三角面组成（如下图），这种方法比较麻烦，而且比较难剖分成六面体网格，但支持布尔运算。建议在用第二种方法时，可以把模型分成几个子体，规则的用映射分网，不规则的free划分，以弥补其分网的缺陷。
另外，由于用第二种方法生成的面数量很多，生成体的时候要注意，善用asel和va命令，可以很容易生成体，具体方法见命令流。

终于写完了，由于准备得不是很充分，还请前辈达人指正，多提意见，共同讨论。

[ 本帖最后由 elite1218 于 2007-1-20 17:19 编辑 ]

benjackxu

对于均质体复杂地形建模可以看FISH　LIB中的TOPO.FIS，那个建模可以直接在FLAC3D中完成，速度稍慢一些，对于几万个单元的也可以在几分钟内完成建模，这个问题不大。对于曲面切割体，这个方法我是做过的，等我这几天把论文完成了之后，我会专门写一个帖子说明与大家共享的。其实对于复杂地质体的建模，采用曲面切割体的方式是一个不错的方式，就是整体在ANSYS先按均质体建模，然后采用曲面切割体的方式，生成地质界面，然后按材料性质进行分组之后保存几何信息，最后导入FLAC3D，基本上可以解决大部分问题。

keleccy

谢谢楼主,做得很漂亮,下下来好好研究最近也是为建模头疼,好像autodesk civil 3d可以由等高线生成面,正在研究,希望能找到一种好的建模方式.

elite1218

感谢版主加分
我上面总结的只是建模的初级部分，比如说生成断层或者涉及边坡分级开挖的话的话，在ansys里就比较方便了。
对，在平面法里面还有一种，就是直接根据等高线（最好用多段线编辑一下），读出控制点数据三维数据，也可以在ansys里生成三维面

[ 本帖最后由 elite1218 于 2007-1-20 20:09 编辑 ]

elite1218

原帖由 benjackxu 于 2007-1-20 19:39 发表
对于均质体复杂地形建模可以看FISH　LIB中的TOPO.FIS，那个建模可以直接在FLAC3D中完成，速度稍慢一些，对于几万个单元的也可以在几分钟内完成建模，这个问题不大。对于曲面切割体，这个方法我是做过的，等我这几 ...

关于曲面切割体，希望版主做个例子，因为一般的卸荷面跟坡面差不多，很不规则，怎么形成这个面就是难题，我就是在剖面上获取控制点数据做的。
另外，我们做的主要是岩质边坡，一般不考虑地下水作用，benjackxu版主在这方面很有经验，所以还请版主到时候给作个考虑地下水的讲座，哈哈。

sch

讲的好！顶一下！
抱歉！我一直没有耐心讲这么复杂的过程！楼主讲的详细而且有独到的见解！
等我项目结题后，我将某拱坝的山体，坝体的静力计算、库水渗流、人工地震动合成到输入的计算过程都公布给大家！给那些作水工的借鉴。

[ 本帖最后由 sch 于 2007-1-20 23:03 编辑 ]

benjackxu

通过剖面上的控制点，不就可以拟合卸荷面了吗，然后用这个面切割体，就可以得到这个地质界面了，当然有时候作适当的简化是必须的，就是尽量使这个面变得光滑些，否则这个布尔操作会不执行的。

elite1218

原帖由 sch 于 2007-1-20 22:57 发表
讲的好！顶一下！
抱歉！我一直没有耐心讲这么复杂的过程！楼主讲的详细而且有独到的见解！
等我项目结题后，我将某拱坝的山体，坝体的静力计算、库水渗流、人工地震动合成到输入的计算过程都公布给大家！给那些 ...

感谢sch版主的支持
期待中，到时候好好学习一下

elite1218

原帖由 benjackxu 于 2007-1-20 22:57 发表
通过剖面上的控制点，不就可以拟合卸荷面了吗，然后用这个面切割体，就可以得到这个地质界面了，当然有时候作适当的简化是必须的，就是尽量使这个面变得光滑些，否则这个布尔操作会不执行的。

因为布尔操作以后会生成新的关键点，线或面。所以我一般建模时尽量避免用布尔操作，除非做断层和开挖。关于风化卸荷体的形成都是用面形成，哈哈

benjackxu

原帖由 sch 于 2007-1-20 22:57 发表
讲的好！顶一下！
抱歉！我一直没有耐心讲这么复杂的过程！楼主讲的详细而且有独到的见解！
等我项目结题后，我将某拱坝的山体，坝体的静力计算、库水渗流、人工地震动合成到输入的计算过程都公布给大家！给那些 ...

恩，月底前我也把我的公布出来，呵呵，算是给sch版主做铺垫，呵呵。

sch

好！关注版主的心得！

sch

我感觉三维模型不要建的太不规则，尽量理想化比较好，如果模型完全按着地形来建，如果做复杂的流固分析和非线性动力计算将碰到极大的麻烦！
我就吃过这个苦头！因此不要追求好看逼真，还是尽量简化模型比较好。

[ 本帖最后由 sch 于 2007-1-23 22:46 编辑 ]

mzmzmz

不知道能不能模拟边坡开挖，有时候，开挖不了是怎么回事啊！谢谢

elite1218

原帖由 sch 于 2007-1-23 22:44 发表
我感觉三维模型不要建的太不规则，尽量理想化比较好，如果模型完全按着地形来建，如果做复杂的流固分析和非线性动力计算将碰到极大的麻烦！
我就吃过这个苦头！因此不要追求好看逼真，还是尽量简化模型比较好。

版主正解，太不规则了划网很麻烦，现在我都在尽量简化模型

elite1218

原帖由 mzmzmz 于 2007-1-24 00:56 发表
不知道能不能模拟边坡开挖，有时候，开挖不了是怎么回事啊！谢谢

这个只是在ansys里建模，计算是要导入flac中的，在flac中model null 。。就可以开挖
ansys中开挖需杀死单元，还要加节点反力，个人认为不如在flac中方便