滑面与地层界面共线时滑面的智能切割分段方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种滑面与地层界面共线时滑面的智能切割分段方法及系统，所述方法包括：使用多段线组成的封闭多边形模拟地层，使用非封闭的多段线模拟滑面；分别遍历地层界面和滑面中的线段，提取两者的所有交点；确定每个地层包含的交点以及在地层内的滑面端点，并以键值对的方式存储在第一字典中；根据第一字典确定每个交点分别对应的地层，并以键值对的方式存储在第二字典中；根据第二字典确定被交点切割的多段线和对应的多段线经过的地层，并以键值对的方式存储在第三字典中；根据第三字典中的多段线进行滑面的切割分段。本发明专利技术能实现对滑面的准确切割分段，便于对滑面各段进行单独赋值，弥补了现有的稳定性分析软件在指定滑面计算中的不足。计算中的不足。计算中的不足。

【技术实现步骤摘要】
滑面与地层界面共线时滑面的智能切割分段方法及系统


[0001]本专利技术属于边坡稳定性分析
，具体涉及一种滑面与地层界面共线时滑面的智能切割分段方法及系统。

技术介绍

[0002]以指定滑面的形式对边坡稳定性进行极限平衡分析是实际设计中可能遇到的情况。当滑面贯穿边坡地层界面时，计算机通过判断滑面与地层界面的交切关系可以对滑面进行切割分段，然后对各段分别进行材料赋值，从而实现模型的精确模拟。当滑面与地层界面共线时，计算机对滑面与地层界面的交切关系判断是难点，现有极限平衡计算软件中Geo
‑
Slope以滑面上方的地层界面材料作为滑面的材料，Slide则是随机取滑面两侧的地层属性作为滑面材料属性，以上方法均不能实现对滑面的智能切割分段，尤其是当滑面与地层界面材料不一致时会导致计算结果有较大的误差。引起这些缺陷的核心原因在于缺乏对滑面与地层界面共线情况时的滑面智能切割分段算法。
[0003]计算机对于判断多段线和封闭多边形的拓扑关系缺乏普遍且高效的算法，而现有软件的极限平衡计算中仅引入了地层界面分区的概念，即由多段线线条组成的封闭多边形，因此只能选取地层界面中的某一段多段线用于模拟滑面进行极限平衡计算。基于以上方式进行的极限平衡分析不能准确反映实际的边坡稳定性情况。现有技术中也鲜少有针对滑面与地层界面共线时滑面的切割分段方法的进一步研究，目前主流的设计软件并没有使用多段线模拟滑面并判断其与地层界面拓扑关系的机制。譬如Geo
‑
Slope中只有地层的概念，如果要模拟与地层界面共线的滑面，只能通过选取地层界面中的线段，因此其只能使用对应的地层界面材料作为滑面的材料而不能对滑面进行单独赋值，比如张建良等的《基于GEO
‑
Slope方法的危岩体边坡稳定性研究》；另一种策略则是将滑面模拟为一块很薄的地层，但是这样做不仅会增大计算量，而且计算结果也会有一定误差。
[0004]因此，需要一种更准确的方式对滑面与地层界面共线的情况进行判定，实现根据经过的不同地层对滑面进行切割和识别，便于对边坡极限平衡计算中对滑面参数进行准确赋值。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提出了一种滑面与地层界面共线时滑面的智能切割分段方法及系统，用于解决边坡极限平衡计算中指定滑面与地层界面存在共线情形时滑面参数难以准确赋值的问题。
[0006]本专利技术第一方面，公开一种滑面与地层界面共线时滑面的智能切割分段方法，所述方法包括：
[0007]使用多段线组成的封闭多边形模拟地层，使用非封闭的多段线模拟滑面；
[0008]分别遍历地层界面和滑面中的线段，提取地层界面与滑面的所有交点；
[0009]确定每个地层包含的交点以及在地层内的滑面端点，并以键值对的方式存储在第
一字典中；
[0010]根据第一字典确定每个交点分别对应的地层，并以键值对的方式存储在第二字典中；
[0011]根据第二字典确定被交点切割的多段线和对应的多段线经过的地层，并以键值对的方式存储在第三字典中；
[0012]根据第三字典中的多段线进行滑面的切割分段。
[0013]在以上技术方案的基础上，优选的，当地层界面与滑面有部分共线时，地层界面与滑面的交点定义为滑面与地层界面共线部分的进入点和离开点。
[0014]在以上技术方案的基础上，优选的，所述分别遍历地层界面和滑面中的线段，提取地层界面与滑面的所有交点具体包括：
[0015]循环地层界面的每个直线段S(i)以及滑面的每个直线段F(j)，若F(i)与S(j)不平行且有交点，则滑面完全穿过滑面，提取滑面与地层界面的交点，并过滤掉由于前一段或后一段滑面与地层界面平行且搭接导致的交点；
[0016]若F(i)与S(j)共线或部分共线，根据F(i
‑
1)、F(i+1)和S(j
‑
1)、S(j+1)的位置关系以及各端点的位置关系判断是否有交点以及交点的坐标。
[0017]在以上技术方案的基础上，优选的，所述根据F(i
‑
1)、F(i+1)和S(j
‑
1)、S(j+1)的位置关系以及各端点的位置关系判断是否有交点以及交点的坐标具体包括：
[0018]如果F(i
‑
1)与S(j
‑
1)完全共线而且F(i+1)与S(j+1)完全共线，则F(i)与S(j)是紧贴状态且不是进入点或离开点，交点不会在F(i)与S(j)之间产生，出该循环进行下一次搜索；
[0019]如果F(i
‑
1)与S(j
‑
1)不共线且F(i+1)与S(j+1)共线，或者F(i
‑
1)与S(j
‑
1)共线且F(i+1)与S(j+1)不共线，则进入点和离开点在F(i)与S(j)之间产生，根据端点f
i
‑1、f
i
、f
i+1
、f
i+2
以及s
j
‑1、s
j
、s
j+1
、s
j+2
的位置关系判断出交点的坐标；
[0020]以地层名称为Key、以对应地层包含的地层界面与滑面交点以及在地层内的滑面端点为Value生成第一字典cutDictionary。
[0021]在以上技术方案的基础上，优选的，所述根据第一字典确定每个交点分别对应的地层界面，并以键值对的方式存储在第二字典中具体包括：
[0022]根据第一字典中的交点对模拟的滑面进行切割，得到多个滑面分割段；
[0023]循环每个滑面分割段，获取滑面分割段的起点和终点；
[0024]以滑面分割段的起点或终点为Key、以起点或终点经过的所有地层名称形成的集合为Value，生成第二字典cutVertexDict；若起点或终点在地层界面上或者在地层内则将对应的地层名称加入第二字典cutVertexDict的Value中。
[0025]在以上技术方案的基础上，优选的，所述根据第二字典确定被交点切割的多段线和对应的多段线经过的地层，并以键值对的方式存储在第三字典中具体包括：
[0026]遍历每个滑面分割段，如果第二字典cutVertexDict中某个滑面分割段的前后两个端点对应的Value都包含某个地层，则以对应的滑面分割段为key、以包含的所述地层为Value生成第三字典regionsDictionary。
[0027]在以上技术方案的基础上，优选的，所述根据第三字典中的多段线进行滑面的切割分段具体包括：
[0028]以第三字典regionsDictionary中的每个滑面分割段作为一个多段线，对滑面进行切割分段，并显示每一个多段线经过的地层界面。
[0029]本专利技术第二方面，公开一种滑面与地层界面共线时滑面的智能切割分段系统，所述系统包括：
[0030]数据模拟模块：用于使用多段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滑面与地层界面共线时滑面的智能切割分段方法，用于进行滑面的智能切割分段，以解决边坡极限平衡计算中指定滑面与地层界面存在共线情形时滑面参数难以准确赋值的问题，其特征在于，所述方法包括：使用多段线组成的封闭多边形模拟地层，使用非封闭的多段线模拟滑面；分别遍历地层界面和滑面中的线段，提取地层界面与滑面的所有交点；确定每个地层包含的交点以及在地层内的滑面端点，并以键值对的方式存储在第一字典中；根据第一字典确定每个交点分别对应的地层，并以键值对的方式存储在第二字典中；根据第二字典确定被交点切割的多段线和对应的多段线经过的地层，并以键值对的方式存储在第三字典中；根据第三字典中的多段线进行滑面的切割分段。2.根据权利要求1所述的滑面与地层界面共线时滑面的智能切割分段方法，其特征在于，当地层界面与滑面有部分共线时，地层界面与滑面的交点定义为滑面与地层界面的共线的进入点和离开点。3.根据权利要求2所述的滑面与地层界面共线时滑面的智能切割分段方法，其特征在于，所述分别遍历地层界面和滑面中的线段，提取地层界面与滑面的所有交点具体包括：循环地层界面的每个直线段S(i)以及滑面的每个直线段F(j)，若F(i)与S(j)不平行且有交点，则滑面完全穿过地层界面，提取滑面与地层界面的交点，并过滤掉由于前一段或后一段滑面与地层界面平行且搭接导致的交点；若F(i)与S(j)共线或部分共线，根据F(i
‑
1)、F(i+1)和S(j
‑
1)、S(j+1)的位置关系以及各端点的位置关系判断是否有交点以及交点的坐标。4.根据权利要求3所述的滑面与地层界面共线时滑面的智能切割分段方法，其特征在于，所述根据F(i
‑
1)、F(i+1)和S(j
‑
1)、S(j+1)的位置关系以及各端点的位置关系判断是否有交点以及交点的坐标具体包括：如果F(i
‑
1)与S(j
‑
1)完全共线而且F(i+1)与S(j+1)完全共线，则F(i)与S(j)是紧贴状态且不是进入点或离开点，交点不会在F(i)与S(j)之间产生，出该循环进行下一次搜索；如果F(i
‑
1)与S(j
‑
1)不共线且F(i+1)与S(j+1)共线，或者F(i
‑
1)与S(j
‑
1)共线且F(i+1)与S(j+1)不共线，则进入点和离开点在F(i)与S(j)之间产生，根据端点f
i
‑1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李航，朱焕春，谢焕忠，袁宇坤，郭福钟，李杨，霍莎莎，岳云艳，朱攀，
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：