[發明專利]一種基于離散元的爆堆及塊度分布的三維模擬方法

有效

• 申請號: 202110265853.8
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112991539B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 利偉軍;郭欽鵬;楊仕教;劉迎九;王昱琛;鄭建禮;梁海;張紫晗;鄧國定;張寬虎;李慶松;張兆陽;汪嘯林
• 申請（專利權）人: 廣東錫源爆破科技股份有限公司
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 王華強

本申請公開了一種基于離散元的爆堆及塊度分布的三維模擬方法，涉及爆破效果評價技術領域，包括：該三維模擬方法分為兩步，第一步為生成整個爆堆表面的巖塊；第二步就是把整個爆堆表面作為封閉的初始面，以此為基礎對整個爆堆內部進行填充；第一步包括步驟1?步驟12，第二步包括步驟13?步驟20。本申請對爆堆及塊度分布的三維模擬方法進行程序編寫，并基于獲得的爆堆形態主要參數和爆堆塊度分布，實現了對爆堆的三維模擬；本申請用球體代替爆破巖塊；把爆堆簡化成以梯形為爆堆剖面的梯形柱體，并提出爆堆堆形測量方法；首次提出露天深孔臺階爆破的爆堆及塊度分布的三維模擬方法。

技術領域

本申請涉及爆破效果評價技術領域，尤其涉及一種基于離散元的爆堆及塊度分布的三維模擬方法。

背景技術

露天臺階深孔爆破形成的爆堆及其塊度分布規律的研究是評價爆破效果的重要手段，用三維模擬方法直觀表達爆堆塊度分布規律是露天巖土爆破的重要發展方向。由于露天臺階深孔爆破形成的爆堆及其塊度分布具有規模大、堆形復雜、巖塊形狀不規則、重疊粘連、離散性大等特點，建立爆堆及其塊度分布的三維模型難度較大，研究成果較少。本專利涉及的相關技術有：(1)爆堆巖塊形態的等效模擬方法；(2)爆堆三維形態幾何模型構建；(3)爆堆巖塊的三維模擬。技術(1)主要研究爆堆巖塊的形態和尺寸等效，將不規則巖巖等效規則巖塊；技術(2)主要建立符合技術(3)要求的模型；技術(3)主要采用國外開發的大型離散元商業軟件，如采用3DEC離散元軟件模擬臺階爆破的動態破碎和拋擲過程。爆堆三維虛擬的巖塊等效模擬。

該類成果用來建立爆堆及其塊度分布的三維模型存在的主要問題是：技術(1)研究的等效巖塊是否適合構建爆堆三維模擬巖塊單元，未開展相關的研究工作；技術(3)開發的主要商業軟件及其相關技術均受國外專利保護，國內無自主知識產權。

為此，本申請借助散體理論與離散元方法，構建爆堆及其塊度分布的三維模型。

發明內容

本申請實施例提供一種基于離散元的爆堆及塊度分布的三維模擬方法，包括：

該三維模擬方法分為兩步，第一步為生成整個爆堆表面的巖塊；第二步就是把整個爆堆表面作為封閉的初始面，以此為基礎對整個爆堆內部進行填充；

第一步：

步驟1、分別隨機生成8個球體，然后記錄8個球體的半徑，并把8個球體隨機賦予12條邊，即球心位于邊的端點；

步驟2、對12條邊分別按照各自規定的方向進行處理，即球心位于邊上；

步驟3、分別提取相關邊組成6個面，統計6個面上的球體直徑分布，并把面1作為當前面；為了形成的封閉鏈，對相關邊進行方向處理，使之整個面上邊緣的球體按照順時針或者逆時針排列，并在此基礎上對面上所有球體按照順序賦值，即每個球體都有相應的序列號；

步驟4、隨機尋找當前面中的一點作為終點，并對當前平面上的球體直徑進行統計形成已有球體尺寸數據；

步驟5、計算構成初始封閉鏈的球體中距終點最遠的球作為球1，并按照序列號尋找其兩個相鄰球體，把兩個相鄰球體中距終點最遠的球作為球2；當在尋找球1和球2時，如果出現多個最遠球體，則在多個最遠球體中隨機抽取一個球作為最遠球體；

步驟6、依據塊度分布曲線和已有球體尺寸數據生成新球體的直徑；

步驟7、根據球1和球2和已有的新球體的半徑計算新球體的位置，球體球心位于面上；

步驟8、判斷新球體與當前平面上已有的球的關系，如果存在重合，則利用新球體的直徑減去某個隨機數形成新的直徑，并返回步驟7；直至新球體與當前平面上已有的球體不重合，進行步驟9；

步驟9根據新球體與球1相鄰的球、球2相鄰的球的距離關系更新封閉鏈，并把新球體直徑加入已有球體尺寸數據；如果在更新封閉鏈時某個球體被剔除，則統計剔除的球體形成總的球體數據，返回步驟5；