一种将地质剖面转化为极限平衡计算模型的方法技术

本发明专利技术涉及一种将地质剖面转化为极限平衡计算模型的方法，包括：在地质剖面图上定义计算模型范围和剖面线的分类属性，采用图形几何算法，按照极限平衡建模要求，完成地质剖面图的地形、地层、模型边界线之间的相交和封闭，形成材料分区模型；利用地质剖面图中各剖面线的分类属性，生成天然、暴雨、地震三个计算工况和相应的模型；根据地质条件判断边坡类型，给计算模型推荐合适的极限平衡计算方法。本发明专利技术不仅省略计算建模过程模拟地质界线分布的几何操作，而且还可以根据地质剖面图中包含的地质信息生成符合现行技术规范要求的计算模型，根据地质剖面图揭示的物质分类特征智能化地推荐合适的极限平衡计算方法。推荐合适的极限平衡计算方法。推荐合适的极限平衡计算方法。

【技术实现步骤摘要】
一种将地质剖面转化为极限平衡计算模型的方法


[0001]本专利技术属于信息
，具体涉及一种将地质剖面转化为极限平衡计算模型的方法。

技术介绍

[0002]极限平衡是目前世界范围内边坡工程实践活动中最常用的稳定计算方法，国内外已开发出大量独立运行的边坡二维极限平衡计算软件，其中以Slide的商业化程度最好、用途也最广。这些独立运行计算软件存在的普遍问题是不能很好地利用计算剖面线的几何信息和对应的地质信息，在技术层面上的影响突出表现在两个方面，其一是建模过程几何信息的重复录入对工作效率和质量的影响，其二是没有利用好地质信息及其对计算工况设计、计算方法选择的控制性意义，导致计算过程质量控制的困难并影响成果的工程实用价值。更重要地，地质剖面和二维计算可以是地质和计算两个专业方向的数字化成果，将地质剖面直接转换为极限平衡计算模型，本质上是这两个专业数字化技术的融合，是实现跨专业数字技术衔接的具体体现。
[0003]目前所有的二维极限平衡软件在创建计算模型时，都需要从地质剖面提取地形、地层、断裂、地下水等对象的控制点坐标，通过键入、勾画等方式在计算软件中重建，不仅影响效率而且还可能产生差错。
[0004]优选地，地质剖面所包含的信息基本决定了计算分析需要考察的因素组合（模型与工况）、以及每一组合决定的潜在问题性质与应该采用的计算分析方法，即地质剖面包含的信息对指导建模和计算方法选择具有非常重要的意义。极限平衡计算过程这些环节的工作质量，往往取决于计算人员对工程和计算的认识程度与经验，无法从机制上利用好地质剖面的这些信息指导正确地开展计算工作，直接影响了计算结果的工程实用性乃至计算分析工作在工程实践中的信用，成为迄今为止一直存在的痛点。
[0005]更重要地，我国基础建设领域在大力推广数字化技术，跨专业衔接是当前所面临的技术瓶颈。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种将地质剖面转化为极限平衡计算模型的方法，该方法不仅避免计算建模时参照地质剖面线的人工操作，提高这一环节的效率和质量；而且还能利用地质剖面图的信息辅助设计计算工况和自动地生成相应模型，并给每一计算模型智能推荐合适的计算方法，提高计算方法的适用性和成果的可靠性，利用专家经验提高工程质量并降低学习成本。更重要地，本专利技术实现了地质工程领域计算机图形（地质CAD）技术与计算技术的融合，解决了地质与分析两个专业方向之间衔接的关键环节问题。
[0007]本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术公开了一种将地质剖面转化为极限平衡计算模型的方法，包括如下步骤：
S1：在地质剖面图上定义计算模型范围和剖面线的分类属性，剖面线的分类属性至少包括地形、地层、断裂、地下水；S2：采用图形几何算法，完成地质剖面图的地形、地层、模型边界线之间的相交和封闭，形成材料分区模型；S3: 利用地质剖面图中各剖面线的分类属性，生成天然、暴雨、地震三个计算工况和相应的模型；S4: 根据地质条件判断边坡类型，按照边坡类型给计算模型推荐相吻合的极限平衡计算方法。
[0008]优选地，步骤S2具体包括：定义二维极限平衡计算模型的范围后检查剖面图中地形线、地层线、地下水线的两端是否与所定义的模型边界相交，不相交时调整模型范围或延长剖面线；根据默认的最小线段长度对多段线节点密度进行优化，剔除其中的重复节点或过密节点；用地层线、地形线及模型边界进行求交运算，生成封闭区域的边界，定义各区域对应的地质属性，完成地质剖面转计算模型时的材料分区，形成材料分区模型。
[0009]优选地，材料分区模型保留断裂与地下水；当剖面地质线中存在多条地下水位线时，依次定义每条地下水位线对应的水文气象条件，水文气象条件包括天然、暴雨。
[0010]优选地，天然工况和暴雨工况的差别在于地下水位线的选择：地震工况按照天然工况的条件另外考虑地震荷载的作用；天然工况下，采用天然水位线参与计算；暴雨工况下，采用暴雨水位线参与计算，地震工况下，由用户定义地震荷载，参与计算。
[0011]优选地，步骤S1之前还包括地质剖面图预处理步骤，包括：用相应软件打开工程界常用的.dwg格式地质剖面文件，当剖面线中包含多段线以外的线型时，转换为多段线，完成线型类型处理。
[0012]优选地，步骤S3还包括如下步骤：根据剖面地质线的分类属性，识别自然边坡、人工边坡，当识别为自然边坡时，生成自然边坡计算模型，当识别为人工边坡时，生成人工边坡计算模型和自然边坡计算模型。
[0013]优选地，地形中不包含人工边坡时，判断为自然边坡；地形中包括人工边坡时，视具体类型判断为开挖边坡、填方边坡。
[0014]优选地，步骤S4具体包括：所定义模型中对应唯一的地质条件，根据地质条件将边坡类型定义为岩坡、土坡和岩土混合中的一种，以此推荐默认的计算方法,当边坡类型为岩坡时，默认推荐采用MP、Sarma和剩余推力三种计算方法；当边坡类型为土坡时，默认采用Bishop法，采用圆弧形滑面和自动搜索求解；当边坡类型为岩土混合边坡时，对土层采用Bishop法，对岩层采用MP、Sarma和剩余推力三种计算方法，并将岩土分界面设定为潜在滑面。
[0015]优选地，采用数据库或表单方式，记录地质对象物理力学特性分类与岩坡、土坡、岩土混合三种类型边坡的对应关系，根据输入的地质对象物理力学特性自动判断边坡类型。
[0016]本专利技术至少具有如下有益效果：本专利技术针对基础建设领域数字化技术发展过程中地质和计算两个专业方向之间
存在的跨专业衔接问题，将工程中常用的地质剖面图转化为通用形式的极限平衡计算模型，最终实现地质剖面图的地形、地层、地下水位线、计算剖面边界线彼此之间的相交和封闭，形成满足计算模型土体划分和参数赋值要求、以材料分区为标志的通用计算模型，根据地质剖面的地质信息和行业规范的要求，将生成的通用二维计算模型转换为包含不同工况的多个计算模型，模型设计采用“条件+工况”的原则，根据“条件”所定义模型中对应唯一的地质条件，根据地质条件将所有边坡类型定义为岩坡、土坡和岩土混合中的一种，以此推荐默认的计算方法。本专利技术不仅省略计算建模过程模拟地质界线分布的几何操作，而且还可以根据地质剖面图中包含的地质信息生成符合现行技术规范要求的计算模型以及根据地质剖面图揭示的物质分类特征智能化地推荐合适的计算平衡计算方法。
[0017]本专利技术不仅避免计算建模时参照地质剖面线的人工操作，提高这一环节的效率和质量；而且还能利用地质剖面图的信息辅助设计计算工况和自动地生成相应模型，并给每一计算模型智能推荐合适的计算方法，利用专家经验提高工程质量并降低学习成本。更重要地，本专利技术实现了地质工程领域计算机图形（地质CAD）技术与计算技术的融合，解决了地质与分析两个专业方向之间衔接的关键环节问题。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将地质剖面转化为极限平衡计算模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在地质剖面图上定义计算模型范围和剖面线的分类属性，剖面线的分类属性至少包括地形、地层、断裂、地下水；S2：采用图形几何算法，完成地质剖面图的地形、地层、模型边界线之间的相交和封闭，形成材料分区模型；S3: 利用地质剖面图中各剖面线的分类属性，生成天然、暴雨、地震三个计算工况和相应的模型；S4: 根据地质条件判断边坡类型，按照边坡类型给计算模型推荐相吻合的极限平衡计算方法。2.如权利要求1所述的将地质剖面转化为极限平衡计算模型的方法，其特征在于：步骤S2具体包括：定义二维极限平衡计算模型的范围后检查剖面图中地形线、地层线、地下水线的两端是否与所定义的模型边界相交，不相交时调整模型范围或延长剖面线；根据默认的最小线段长度对多段线节点密度进行优化，剔除其中的重复节点或过密节点；用地层线、地形线及模型边界进行求交运算，生成封闭区域的边界，定义各区域对应的地质属性，完成地质剖面转计算模型时的材料分区，形成材料分区模型。3.根据权利要求1或2所述的将地质剖面转化为极限平衡计算模型的方法，其特征在于：材料分区模型保留断裂与地下水；当剖面地质线中存在多条地下水位线时，依次定义每条地下水位线对应的水文气象条件，水文气象条件包括天然、暴雨。4.如权利要求1所述的将地质剖面转化为极限平衡计算模型的方法，其特征在于：天然工况和暴雨工况的差别在于地下水位线的选择：地震工况按照天然工况的条件另外考虑地震荷载的作用；...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱焕春，李航，谢焕忠，郭福钟，李杨，
申请(专利权)人：加华地学武汉数字技术有限公司，
类型：发明
国别省市：