块体结构几何稳定性分析方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种块体结构几何稳定性分析方法及系统。其中，一种块体结构几何稳定性分析方法，包括：建立正交xyz三轴坐标系，根据块体各顶点坐标，计算出隧道轴心坐标；计算块体各顶点距隧道轴心的径向距离，筛选出径向距离最短的一组顶点作为临空面的顶点，其余的顶点设定为在岩体内部；筛选出块体顶点中z轴数值最小的顶点，若该顶点在岩体内部，则判定块体为稳定块体；若该顶点在临空面上，则判定块体存在失稳风险。

Analysis method and system of geometric stability of block structure

【技术实现步骤摘要】
块体结构几何稳定性分析方法及系统
本专利技术属于块体结构几何稳定性分析领域，尤其涉及一种块体结构几何稳定性分析方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。专利技术人发现，传统的块体结构几何稳定性分析方法主要为矢量分析法，对三棱锥时较为有效，但分析五棱锥以上的包括棱台型块体、斜楞台型块体等异性块体时计算量巨大，并产生多个解，从而无法适用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的第一个方面提供一种块体结构几何稳定性分析方法，其可快速分析任意多棱锥的几何稳定性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种块体结构几何稳定性分析方法，包括：建立正交xyz三轴坐标系，根据块体各顶点坐标，计算出隧道轴心坐标；计算块体各顶点距隧道轴心的径向距离，筛选出径向距离最短的一组顶点作为临空面的顶点，其余的顶点设定为在岩体内部；筛选出块体顶点中z轴数值最小的顶点，若该顶点在岩体内部，则判定块体为稳定块体；若该顶点在临空面上，则判定块体存在失稳风险。为了解决上述问题，本专利技术的第二个方面提供一种块体结构几何稳定性分析系统，其可快速分析任意多棱锥的几何稳定性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种块体结构几何稳定性分析系统，包括：顶点及轴心定位模块，其用于建立正交xyz三轴坐标系，根据块体各顶点坐标，计算出隧道轴心坐标；径向距离计算模块，其用于计算块体各顶点距隧道轴心的径向距离，筛选出径向距离最短的一组顶点作为临空面的顶点，其余的顶点设定为在岩体内部；失稳风险判定模块，其用于筛选出块体顶点中z轴数值最小的顶点，若该顶点在岩体内部，则判定块体为稳定块体；若该顶点在临空面上，则判定块体存在失稳风险。为了解决上述问题，本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，其可快速分析任意多棱锥的几何稳定性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述所述的块体结构几何稳定性分析方法中的步骤。为了解决上述问题，本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备，其可快速分析任意多棱锥的几何稳定性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述所述的块体结构几何稳定性分析方法中的步骤。本专利技术的有益效果是：(1)采用建立正交xyz三轴坐标系，根据块体各顶点坐标，计算出隧道轴心坐标技术手段，获得块体稳定性数据的快速分析基础，可快速分析任意多棱锥的几何稳定性。(2)采用计算块体各顶点距隧道轴心的径向距离，筛选出径向距离最短的一组顶点作为临空面的顶点，其余的顶点设定为在岩体内部技术手段，获得快速建立块体各顶点几何拓扑关系的效果。(3)采用筛选出块体顶点中z轴数值最小的顶点并判断其是否在临空面上的技术手段，获得快速判断块体是否稳定的效果。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术实施例提供的一种块体结构几何稳定性分析方法流程图。图2为本专利技术实施例提供的一种块体结构几何稳定性分析系统结构示意图。图3为本专利技术实施例提供的隧道正交xyz三轴坐标系。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。图1为本专利技术实施例提供的一种块体结构几何稳定性分析方法流程图。如图1所示，本实施例的一种块体结构几何稳定性分析方法，至少包括：S101：建立正交xyz三轴坐标系，根据块体各顶点坐标，计算出隧道轴心坐标。具体地，建立正交三轴坐标系，设竖直方向为z轴，水平方向为x轴、y轴。在坐标系中获取块体各顶点坐标。根据实际位置获得隧道轴心坐标。例如：块体各顶点坐标为(xk，yk，zk)，其中，k为块体的第k个顶点；k为正整数；隧道轴心坐标为(xo，yo，zo)。S102：计算块体各顶点距隧道轴心的径向距离，筛选出径向距离最短的一组顶点作为临空面的顶点，其余的顶点设定为在岩体内部。具体地，如图3所示，在正交xyz三轴坐标系中，径向距离指的是各顶点到隧道中轴线的距离。S103：筛选出块体顶点中z轴数值最小的顶点，若该顶点在岩体内部，则判定块体为稳定块体；若该顶点在临空面上，则判定块体存在失稳风险。在判定块体存在失稳风险的情况下，当临空面的各顶点在水平面上包围岩体内部所有顶点时，判定块体存直接坠落失稳的风险。在判定块体存在失稳风险的情况下，当临空面的各顶点在水平面上包围岩体内部分顶点或不包围岩体内任何顶点时，判定块体存在滑动失稳的风险。在判定块体存在滑动失稳的风险的情况下，筛选出z轴数值最小及仅次于最小的块体的两个顶点，若这两个顶点的z轴数值之差在预设误差容许范围内，则判定块体具有单面滑动失稳风险。在具体实施中，预设误差容许范围为0～5％。在判定块体存在滑动失稳的风险的情况下，筛选出z轴数值最小及仅次于最小的块体的两个顶点，若这两个顶点的z轴数值之差不在预设误差容许范围内，则判定块体具有双面滑动失稳风险。本实施例提供的块体结构几何稳定性分析方法用于实现岩体结构分析及致灾巨石预测预警。图2为本专利技术实施例提供的一种块体结构几何稳定性分析系统结构示意图。如图2所示，本实施例的一种块体结构几何稳定性分析系统，包括：顶点及轴心定位模块，其用于建立正交xyz三轴坐标系，根据块体各顶点坐标，计算出隧道轴心坐标；径向距离计算模块，其用于计算块体各顶点距隧道轴心的径向距离，筛选出径向距离最短的一组顶点作为临空面的顶点，其余的顶点设定为在岩体内部；失稳风险判定模块，其用于筛选出块体顶点中z轴数值最小的顶点，若该顶点在岩体内部，则判定块体为稳定块体；若该顶点在临空面上，则判定块体存在失稳风险。在所述失稳风险判定模块中，在判定块体存在失稳风险的情况下，当临空面的各顶点在水平面上包围岩体内部所有顶点时，判定块体存直接坠落失稳的风险。在所述失稳风险判定模块中，在判定块体存在失稳风险的情况下，当临空面的各顶点在水平面上包围岩体内部分顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种块体结构几何稳定性分析方法，其特征在于，包括：/n建立正交xyz三轴坐标系，根据块体各顶点坐标，计算出隧道轴心坐标；/n计算块体各顶点距隧道轴心的径向距离，筛选出径向距离最短的一组顶点作为临空面的顶点，其余的顶点设定为在岩体内部；/n筛选出块体顶点中z轴数值最小的顶点，若该顶点在岩体内部，则判定块体为稳定块体；若该顶点在临空面上，则判定块体存在失稳风险。/n

【技术特征摘要】
1.一种块体结构几何稳定性分析方法，其特征在于，包括：
建立正交xyz三轴坐标系，根据块体各顶点坐标，计算出隧道轴心坐标；
计算块体各顶点距隧道轴心的径向距离，筛选出径向距离最短的一组顶点作为临空面的顶点，其余的顶点设定为在岩体内部；
筛选出块体顶点中z轴数值最小的顶点，若该顶点在岩体内部，则判定块体为稳定块体；若该顶点在临空面上，则判定块体存在失稳风险。


2.如权利要求1所述的一种块体结构几何稳定性分析方法，其特征在于，在判定块体存在失稳风险的情况下，当临空面的各顶点在水平面上包围岩体内部所有顶点时，判定块体存直接坠落失稳的风险。


3.如权利要求1所述的一种块体结构几何稳定性分析方法，其特征在于，在判定块体存在失稳风险的情况下，当临空面的各顶点在水平面上包围岩体内部分顶点或不包围岩体内任何顶点时，判定块体存在滑动失稳的风险。


4.如权利要求3所述的一种块体结构几何稳定性分析方法，其特征在于，在判定块体存在滑动失稳的风险的情况下，筛选出z轴数值最小及仅次于最小的块体的两个顶点，若这两个顶点的z轴数值之差在预设误差容许范围内，则判定块体具有单面滑动失稳风险；
或/和
在判定块体存在滑动失稳的风险的情况下，筛选出z轴数值最小及仅次于最小的块体的两个顶点，若这两个顶点的z轴数值之差不在预设误差容许范围内，则判定块体具有双面滑动失稳风险。


5.一种块体结构几何稳定性分析系统，其特征在于，包括：
顶点及轴心定位模块，其用于建立正交xyz三轴坐标系，根据块体各顶点坐标，计算出隧道轴心坐标；
径向距离计算模块，其用于计算块体各顶点距隧道轴心的径向距离，筛选出径向距离最短的一组顶点作为临空面的顶点，其余的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪亮，秦承帅，李占辰，褚开维，周鹏飞，胡杰，范宏运，刘进佩，杨光宇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37