【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数值模拟，尤其是涉及一种数值模型参数更新方法、系统、存储介质及计算机设备。
技术介绍
1、边坡的稳定性已成为制约城市建设与运行安全的关键技术问题。边坡运行环境复杂，极端天气的影响、施工过程中的进度变化以及工程参数的修正等变化信息，都可能诱发边坡失稳。数值模拟技术是一种研究边坡变形演化机制的重要手段，它能够较好地模拟边坡变形破坏全过程，能够直观地反映出边坡的变形破坏现象。
2、现有技术中利用光滑粒子流体力学方法结合hbp流变模型和drucker–prager屈服准则，模拟了滑坡的动力突变过程，得到了滑坡速度场的时空分布和堆积形式。通过直剪试验、现场温度监测和数值模拟，对青海多年冻土区边坡失稳机理进行了研究，明确了影响边坡失稳的众多因素。此外还有对离散元模拟软件进行了开发，研究了降雨入渗导致边坡滑坡的过程。以及通过数值模拟软件定量分析裂缝深度和长度，揭示了花岗岩红壤坡面侵蚀形态演变对后续侵蚀过程的影响。
3、然而，尽管现有技术中存在利用数值模拟技术在边坡稳定性方面进行了很多研究，但仍存在不足之处。主要体现在：1）针对边坡稳定性的数值模拟研究，其数值模型没有根据实际情况进行修正。事实上，随着边坡使用年限的增长，其内部状态和外部环境是不断变化的，如果沿用初始数值模型，其模拟精度会大幅度降低；2）数值模型建模多采用人工裁剪，效率低下。因此，研究数值模型的更新修正以及高效性建模成为研究亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少改善现有技术中存在
2、根据本专利技术第一方面实施例的数值模型参数更新方法，其中，包括：
3、构建边坡数值模型，采集边坡受外界因素影响的几何形态变化，每隔第一预设时间输出一个点云文件；
4、使用pfc3d离散元模拟软件对边坡数值模型进行分区处理，筛选边坡表层区域进行更新，利用分析处理软件对点云文件的裁剪过程、格式转化过程以及导入模型过程进行自动化处理，实现边坡数值模型几何形状更新；
5、利用室内物理实验模型内部的含水率传感器获取边坡各个位置的含水率监测数据，然后将含水率监测数据与坡体位置进行函数拟合，使含水率与坡体x、y、z三向坐标关联，从而构建边坡初始含水率分布曲线，该方法可在边坡几何形状发生变化时，实现水文参数和几何形状的双重更新；
6、结合室内直剪试验和离散元直剪模拟实验，获取不同含水率下的边坡土体抗剪强度，通过对实验数据进行函数拟合，构建边坡土体抗剪强度分布曲线，利用土体抗剪强度随含水率变化的分布曲线，可实现材料参数的更新；
7、通过与模型试验监测数据、无更新数值模型模拟结果进行比较，验证更新模型的精度。
8、根据本专利技术实施例的数值模型参数更新方法，可以有效解决边坡模拟精度较低、数值建模效率低下的问题。利用相似物理实验和离散元数值模拟技术将边坡实时的状态信息和环境信息映射到边坡计算模型中，对边坡几何位置、材料参数以及水文参数进行更新修正，可以提高数值模拟精度。同时，耦合python技术，简化复杂边坡点云裁剪、格式转化、模型导入过程，提高建立数值模型的效率。本专利技术有助于更准确、高效地分析和预测边坡的行为，提高对潜在风险的识别和应对能力，进一步确保了边坡的安全和可靠性。
9、本专利技术针对目前存在的数值模型无修正、数值模拟精度低的现象，本专利技术提出了基于pfc3d、cloudcompare和python软件的数值模型参数更新技术，对数值模型的几何形状、水文参数以及材料参数实施更新，提高数值模拟的精度。此外，针对不规则边坡建模复杂、效率低下的问题，本专利技术实现了边坡点云裁剪、格式转化、模型导入过程的自动化运行，提高数值建模的效率。运用室内物理模型进行边坡更新技术的验证，将数值模型计算值与监测数据进行对比。结果显示，实际模型测量的最大位移约为1.2 m，小部分位移约为20-40cm。动态更新后的数值模型最远距离为1.4 m,其他地方位移约为50 cm；无更新的数值模型，边坡位移约2.25 m。由这些数据可以得出沿用初始模型的模拟情况大于真实值，进行动态更新后的模型模拟值更接近与真实值，且边坡垮塌区域更接近与真实区域。
10、在第一方面的一种可能的实现方式中，边坡表层区域进行更新包括如下内容：
11、（一）、对于表层凹陷型边坡，需要对原始边坡增添离散单元；
12、（二）、对于表层凸出型边坡，需要对原始边坡删减离散单元；
13、（三）、对于表层复杂型边坡，可分为两个步骤，先进行添加离散单元，然后删除多余得离散单元；
14、针对不同类型的边坡采取不同的处理方式，在离散单元生成区域下层创建一个与边坡表层形状相适应的区域，以便与边坡表层形状一起构成一个合适的生成离散单元的区域，具体表现为：通过循环模型来检索单元信息，设定判断条件，以获取位于最顶层的离散单元体的中心矢量坐标，所述中心矢量坐标用于创建几何图形，用作离散单元生成区域的底层边界，底层边界与边坡表层形状共同构成一个区域，生成离散单元。同样，如果需要删除粒子，也可以使用这种方式进行操作。
15、在第一方面的一种可能的实现方式中，利用分析处理软件对点云文件的裁剪过程、格式转化过程以及导入模型过程进行自动化处理包括：
16、联合pfc3d、cloudcompare以及python软件对点云裁剪过程、格式转化过程、导入模型过程进行自动化处理；
17、采用open3d 库中的i/o 输入输出模块来读写三维数据、geometry几何模块进行数据结构和基本处理算法、点云分割、点云校准；
18、用qt模块制作用户界面，包含设置进度条（字体、当前进度值、范围、文字格式）、设置全局字体、读取点云处理程序、读取点云文件路径、设置点云裁剪规格、网格化点云文件以及设置日志信息；
19、通过python语言在cloudcompare源码的基础上进行编译，采用qt进行交互式界面的编写可实现与pfc3d软件的联动，共同完成对点云处理和导入过程的自动化。
20、在第一方面的一种可能的实现方式中，通过与模型试验监测数据、无更新数值模型模拟结果进行比较具体为设计两条路线验证边坡更新的有效性，包括：
21、路线a，设置三场降雨对初始物理模型进行三次更新得到边坡最终位移结果；
22、路线b，设置同样的三场降雨，但是没有数值模型更新模块，沿用初始模型得到最后的边坡位移结果，将两条路线最后的结果相比较，验证更新模型的精度。
23、在第一方面的一种可能的实现方式中，使用三目立体相机拍摄的内容为边坡在运营过程中受外界因素影响的所有几何形状变化。每秒输出一个点云文件，包含所有点云的三维坐标和颜色信息。
24、根据本专利技术第二方面实施例的数值模型参数更新系统，其中，所述数值模型参数更新系统包括：
25、数据库本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.数值模型参数更新方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的数值模型参数更新方法，其特征在于，边坡表层区域进行更新包括如下内容：
3.根据权利要求1所述的数值模型参数更新方法，其特征在于，利用分析处理软件对点云文件的裁剪过程、格式转化过程以及导入模型过程进行自动化处理包括：
4.根据权利要求1所述的数值模型参数更新方法，其特征在于，通过与模型试验监测数据、无更新数值模型模拟结果进行比较具体为设计两条路线验证边坡更新的有效性，包括：
5.根据权利要求1所述的数值模型参数更新方法，其特征在于，使用三目立体相机拍摄的内容为边坡在运营过程中受外界因素影响的所有几何形状变化。每秒输出一个点云文件，包含所有点云的三维坐标和颜色信息。
6.一种数值模型参数更新系统，其特征在于，所述数值模型参数更新系统包括：
7.一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述数值模型参数更新方法的过程。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存
...【技术特征摘要】
1.数值模型参数更新方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的数值模型参数更新方法，其特征在于，边坡表层区域进行更新包括如下内容：
3.根据权利要求1所述的数值模型参数更新方法，其特征在于，利用分析处理软件对点云文件的裁剪过程、格式转化过程以及导入模型过程进行自动化处理包括：
4.根据权利要求1所述的数值模型参数更新方法，其特征在于，通过与模型试验监测数据、无更新数值模型模拟结果进行比较具体为设计两条路线验证边坡更新的有效性，包括：
5.根据权利要求1所述的数值模型参数更新方法，其特征在于，使用三目立...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂闻，谷潇，朱天强，陈菁，田程程，龚昕宇，杨维娇，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：
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