复杂地质体三维数值建模方法研究.pdfVIP

第32卷 第6期 西 安 科 技 大 学 学 报 Vo1．32 No．6 2012年 11月 JOURNALOFXI’AN UNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY NOV．2012 文章编号：1672—9315(2012)06—0676—06 复杂地质体三维数值建模方法研究 李 翔，王金安，张少杰 (北京科技大学 土木与环境工程学院，北京 100083) 摘 要：针对建立复杂三维地质体模型难度较大的问题，提 出了一种有效的建模方法。该方法是 以钻孔柱状图为原始资料，首先利用SURAPC软件生成岩层等高线，然后使用CAD和ARCGIS软 件生成了网格点坐标，接着在ANSYS中建立实体建模并划分网格，从而建立有限元模型，再利用 接 口程序在 FLAC。中生成计算模型。最后，以甘肃窑街煤电集团天祝煤矿三维建模为实例，验证 了该方法的可行性和有效性。 关键词：复杂地质体；钻孔柱状图；SURPAC；ANSYS；FLAC ；三维建模 中图分类号：TD163 文献标志码：A 0 引 言 随着计算机技术和数值计算方法的发展，数值模拟分析在岩土工程中发挥着越来越重要的作用，特 别是采用有限差分法的FLAC如软件的发展和应用。然而无论是哪种数值计算方法，它们都存在精度及误 差的问题，而模型简化引起的误差和介质力学参数偏离原型实际所引起的误差，将是数值分析的主要误 差 ¨]。对于后者可以通过对已有的工程反馈资料的反演，调整介质物理力学参数，数值模拟计算结果 就会更加逼近实际值。对于前者，可以建立比较真实的复杂地质体模型，使模拟计算的精确度、可靠度得 以提高。 实际地层中的地质构造非常复杂，经常出现断层、褶皱、尖灭、不规则体等，即复杂地质体，这些地质 体会不同程度的影响原岩应力分布，从而影响地下工程的安全开采。在建模过程中，尽管FLAC如软件为 用户提供了13种基本形状网格，用户可以通过组合方便快捷地建立起期望的实体网格模型，也可以通过 内置FISH语言来构建特殊的计算模型，使之更符合工程实际，但是，由于其在建立计算模型时采用的是 键人数据／命令行文件的方式，加上FISH语言独特的源代码表达方式，直接扼杀了一般工程技术人员进 行复杂工程分析的想法 J。即使对于有相当数值模拟经验的分析人员来说，建立较复杂的地质体模 型，也是一件费时费力的事，这也是制约FLAC如进一步推广的主要原因之一。 因此，为了解决 FLAC如软件前处理的不足，文中充分利用了其它软件在前处理方面的优点，建立了较 复杂的工程地质体模型，最后通过ANSYSTOFLAC如接 口将其导入FLAC如，准确的建立了FLAC如计算 模型 ]。 1 复杂地质体模型的建立 1．1 等高线的生成 对于一般工程而言，AutoCAD格式的地形地质图和相关的平、切面图包含了各种地质信息：地形地质 图反映了地质体的地表起伏情况；工程平面图包含了勘探线、钻孔、断层等平面位置信息；剖面图则反映 了矿体或岩层界限、断层构造等地下信息。针对煤系地层的特殊情况，只要有地表和岩层等高线即可。 收稿 日期：2012—08—17 基金项 目：国家重点基础研究发展计划 (973)(2010CB731500) 通讯作者：李 翔(1986一)，男，河南新野人，硕士研究生，主要从事岩土工程数值模拟方面的研究工作 678 西 安 科 技 大 学 学 报 2012生 后按 “3DANALYsT— cONVERT FEATuREsTO3D”，选择前面的点阵SHAPE文件和等高线的TING— RID文件，确定后便会生成新的SHAPE文件，基本过程如图3和图4所示。 表3 岩性数据格式 Tab．3 Dataformatoflithology 图2 生成等高线 Fig．2 Generatingofthecontourlin