【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维地质建模，尤其涉及一种快速装配式三维地质模型及其构建方法。
技术介绍
1、为研究水库峡谷地形条件下滑坡涌浪、滑坡堰塞坝、滑坡碎屑流等地质灾害链的危害性，厘清灾害链的链动成灾机理，通常将原峡谷地形地貌按一定比例尺缩放，在几何相似、物理相似、材料相似的条件下，通过在试验场内构建大型三维地质模型进行物理模型试验，模拟滑体运动、造浪、涌浪传播，来监测水流运动路径、涌浪爬高等规律，推算实际地质条件下地质灾害链演化过程及其风险。
2、目前大多数三维地质模型建立多基于数值模拟的目的开展，进而专利技术空间构模方法。此类方法利用gis、bim、犀牛等三维建模软件，通过三角网生成方法、三角网面模型构建方法、三维三角网固化方法、地质体边界的划定和连接等方法建立起三维地质模型。制作方法仅基于网络模型构建，且此类方法仅适用于数值计算，所生成的模型表面精度低，难以展现地形表面细部起伏特征，更重要的是距离建立真实的地质模型存在一定的差距。
3、在将网络模型转换成真实的地质模型过程中，最直接的方法是基于3d打印技术的地质模型制作方法。但将网络三维模型需通过3d建筑打印机和专用软件，并采用专用3d打印混凝土和干混砂浆，工艺复杂。快速成型地形精度及表面质量不能满足工程使用的要求，且仪器设备昂贵，仅适用小范围场地建设，技术性强且综合成本较高。基于此涌现出各类河道模型制作的设备，以期望通过此类机械化设备减轻人力成本。但机械设备的制作工艺仍较为复杂，距离落地仍有较高的门槛，且无法达到快速施工的目的。
4、鉴于以上方法
5、在现有的地质模型试验中，首先是将模型各横断面的高程提取出来，然后在三合板材质断面板上进行测量绘制，然后通过人工或机械切割的形式，将断面板制成特定高程和形状的板。然后进行测量放线，制好的断面板按顺序摆放，并通过板侧填充砂石和土体进行断面板的稳固，防止侧倾，然后依次进行断面板的放置。此方法缺点较为明显：
6、1、精度低。在断面板摆放时，由于断面板长和宽相对较大，无法根据放线确定是否与地面保持垂直。并且在两横断面断面板间填充土体时，由于土体的压力及下侧土的密实度不够，会造成断面板的倾斜；
7、2、易产生错位，在进行大型的模型试验场地制作时，通常所需断面板数量较多，而又未进行合理编号，容易在摆放时错位；
8、3、填土速度慢，在每块断面板进行安装时，需要一块一块进行安装，无法同时进行拼接。在安装时需要一边人工填土进行断面板的固定，无法机械化作业，所需时间成本较高，无法完成快速制模的要求。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种快速装配式三维地质模型及其构建方法，解决试验场大型物理地质模型的装配式快速拼接制模及复杂地形条件模型的高精度快速安装。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种快速装配式三维地质模型，包括试验场地模型周墙，模型周墙里设置有定位网格，定位网格上安装有若干十字断面板，十字断面板之间采用连接钉固定在一起，按定位网格定位安装，十字断面板的每个模型格内安装有支撑材料，模型格的表面采用若干低温热塑板进行表皮塑形。
3、优选的方案中，所述定位网格设置有坐标轴，坐标轴包括若干横行和纵列，横行和纵列交叉形成若干坐标网格，横行的行端标注有行号，纵列的列端标注有列号。
4、优选的方案中，所述十字断面板包含横板和纵板，横板上部设置有卡槽，纵板下部设置有卡槽，横板和纵板相互卡装至两板底面接平，组成一个十字断面板，若干十字断面板通过连接钉连接固定，形成若干模型网格。
5、优选的方案中，所述十字断面板材质为三合板，厚度5~8mm，横板和纵板的顶截面均为弧面，其余各截面为平面，横板和纵板的卡装位即为弧面的顶点位，卡槽深度为弧面顶点高度的1/2，宽度比纵板厚度大0.2~0.4mm。
6、优选的方案中，所述支撑材料包含eps（聚苯乙烯泡沫）固体泡沫，eps（聚苯乙烯泡沫）固体泡沫为平整的六面体，填充在模型网格的下部，高度与十字断面板的弧面低点平，上部弧面采用eps（聚苯乙烯泡沫）泡沫颗粒填平后，再用若干低温热塑板铺设塑形。
7、优选的方案中，所述低温热塑板采用强力胶，与下部eps（聚苯乙烯泡沫）泡沫颗粒和十字断面板弧面形成的模型面固定，低温热塑板之间刷涂聚氨酯涂料胶连接。
8、优选的方案中，所述十字断面板设置有编号，格式为m-n-p，标注在十字断面板四角，m为十字断面板在模型场地中所在行数编号，n为十字断面板在模型场地中所在列数编号，p为十字断面板四个角的编码，按前、后、左、右分别标注u、d、l、r。
9、优选的方案中，所述坐标网格与模型网格均为正方形且大小一样，安装时按编号一一对齐，横纵在一条直线上，模型网格底面贴平坐标网格面。
10、采用上述任意一项所述的一种快速装配式三维地质模型的构建方法，包含如下步骤：
11、step1：在峡谷河道地形数据中，剖取横纵断面，获得高程及水平位置坐标信息，再根据模型比例尺，进行水平和垂直的数据换算，获得试验场模型数据；
12、step2：根据河道地形的等高线图幅范围，将河道地形按x轴向和y轴向等距划分为正方形网格状，边长与十字断面板横板或纵板长度的一半相等，获取每个十字的x轴向和y轴向断面高程，共计n份，n为网格点总数；
13、step3：将所有高程数据输入数控激光切割机，利用激光切割成n份特定高程形状和带卡槽的十字断面板横板和纵板，并用激光在各板各角进行编号标记；
14、step4：根据河道地形的等高线范围，结合拟建模型缩放比例尺，构建地质模型周墙；
15、step5：划分定位网格，用墨斗在试验场地的模型周墙内上弹出定位网格，并在定位网格横行的行端标注行号，纵列的列端标注列号；
16、step6：搭建十字断面板，根据横板和纵板上的编号组装成一个个十字断面板，再将十字断面板按编号布置在定位网格上，场地各行各列可同时进行布置；
17、step7：固定模型网格，用打钉枪将各相邻十字断面板四边通过连接钉固定，使整个模型连接成一个整体，场地各排可同时进行固定；
18、step8：填充支撑材料，在十字断面板的模型网格中，先填充预制高度的eps固体泡沫，高度与十字断面板弧面低点平，曲面处填充eps泡沫颗粒，在填充模型曲面陡峭处的eps泡沫颗粒时可以喷涂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种快速装配式三维地质模型，包括试验场地模型周墙（14），其特征在于：模型周墙（14）里设置有定位网格（1），定位网格（1）上安装有若干十字断面板（5），十字断面板（5）之间采用连接钉（8）固定在一起，按定位网格（1）定位安装，十字断面板（5）的每个模型格内安装有支撑材料（15），模型格的表面采用若干低温热塑板（11）进行表皮塑形。
2.根据权利要求1所述的一种快速装配式三维地质模型，其特征在于：所述定位网格（1）设置有坐标轴（2），坐标轴（2）包括若干横行（3）和纵列（4），横行（3）和纵列（4）交叉形成若干坐标网格（12），横行（3）的行端标注有行号，纵列（4）的列端标注有列号。
3.根据权利要求2所述的一种快速装配式三维地质模型，其特征在于：所述十字断面板（5）包含横板（6）和纵板（7），横板（6）上部设置有卡槽，纵板（7）下部设置有卡槽，横板（6）和纵板（7）相互卡装至两板底面接平，组成一个十字断面板（5），若干十字断面板（5）通过连接钉（8）连接固定，形成若干模型网格（13）。
4.根据权利要求3所述的一种快速装配式三维地质模型，
5.根据权利要求4所述的一种快速装配式三维地质模型，其特征在于：所述支撑材料（15）包含Eps固体泡沫（9），Eps固体泡沫（9）为平整的六面体，填充在模型网格（13）的下部，高度与十字断面板（5）的弧面低点平，上部弧面采用Eps泡沫颗粒（10）填平后，再用若干低温热塑板（11）铺设塑形。
6.根据权利要求5所述的一种快速装配式三维地质模型，其特征在于：所述低温热塑板（11）采用强力胶，与下部Eps泡沫颗粒（10）和十字断面板（5）弧面形成的模型面固定，低温热塑板（11）之间刷涂聚氨酯涂料胶连接。
7.根据权利要求3所述的一种快速装配式三维地质模型，其特征在于：所述十字断面板（5）设置有编号，格式为M-N-P，标注在十字断面板（5）四角，M为十字断面板（5）在模型场地中所在行数编号，N为十字断面板（5）在模型场地中所在列数编号，P为十字断面板四个角的编码，按前、后、左、右分别标注U、D、L、R。
8.根据权利要求7所述的一种快速装配式三维地质模型，其特征在于：所述坐标网格（12）与模型网格（13）均为正方形且大小一样，安装时按编号一一对齐，横纵在一条直线上，模型网格（13）底面贴平坐标网格（12）面。
9.一种快速装配式三维地质模型的构建方法，其特征在于，采用权利要求1~8任意一项所述的一种快速装配式三维地质模型，所述方法包含如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种快速装配式三维地质模型，包括试验场地模型周墙（14），其特征在于：模型周墙（14）里设置有定位网格（1），定位网格（1）上安装有若干十字断面板（5），十字断面板（5）之间采用连接钉（8）固定在一起，按定位网格（1）定位安装，十字断面板（5）的每个模型格内安装有支撑材料（15），模型格的表面采用若干低温热塑板（11）进行表皮塑形。
2.根据权利要求1所述的一种快速装配式三维地质模型，其特征在于：所述定位网格（1）设置有坐标轴（2），坐标轴（2）包括若干横行（3）和纵列（4），横行（3）和纵列（4）交叉形成若干坐标网格（12），横行（3）的行端标注有行号，纵列（4）的列端标注有列号。
3.根据权利要求2所述的一种快速装配式三维地质模型，其特征在于：所述十字断面板（5）包含横板（6）和纵板（7），横板（6）上部设置有卡槽，纵板（7）下部设置有卡槽，横板（6）和纵板（7）相互卡装至两板底面接平，组成一个十字断面板（5），若干十字断面板（5）通过连接钉（8）连接固定，形成若干模型网格（13）。
4.根据权利要求3所述的一种快速装配式三维地质模型，其特征在于：所述十字断面板（5）材质为三合板，厚度5~8mm，横板（6）和纵板（7）的顶截面均为弧面，其余各截面为平面，横板（6）和纵板（7）的卡装位即为弧面的顶点位，卡槽深度为弧面顶点高度的1/2，宽度大于纵板（7）厚度。...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，成书楼，黄波林，秦臻，陈小婷，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
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