[發明專利]一種堰體模型的建立方法及裝置

有效

• 申請號: 202111186211.5
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113901552B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 許俊偉;卓越;劉永勝;楊峰;盧衛鋒;劉垚;張澤衛;吳達;劉國良;鐘禮亮;卡賽爾·艾布都卡克;李文俊;楊澤平;李云超;劉文濤;王洋洋;裴真真
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道局集團有限公司;中鐵隧道勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務所(普通合伙) 61257
• 代理人: 李明全

本發明公開了一種堰體模型的建立方法及裝置，獲取堰體的幾何尺寸，并根據堰體的幾何尺寸構建二階錐規劃模型；計算二階錐規劃模型中每個單元的耗散能；根據各單元的耗散能排序確定并標記二階錐規劃模型中的加密單元和稀疏單元；在加密單元的長邊上增加一個新節點，在兩個稀疏單元的公共邊上增加一個新節點，并刪除公共邊的兩端點，形成節點云集；根據節點云集建立基于Delaunay三角化重劃分的二階錐規劃模型，當新的二階錐規劃模型滿足預定初始及邊界條件時，將新的二階錐規劃模型作為堰體模型；本發明可以使二階錐規劃模型達到以狹長且密集的網格形態模擬滑動面的效果，精確的界定滑動面關鍵參數，為工程措施制定提供依據。

技術領域

本發明屬于堰體模擬技術領域，尤其涉及一種堰體模型的建立方法及裝置。

背景技術

近年來，我國交通基礎設施建設快速發展，在沿海地區修建交通隧道時，常常需要進行大范圍的人工筑島工程。在淺水區人工島可用土石圍堰結構，而其在施工過程中通常面臨以下問題。一是淺海區域氣象多變、海況復雜。濕度大、鹽度高，且極端天氣頻發，島體結構易受損傷，嚴重時威脅整體穩定性。二是淺海人工島土石圍堰為高土石圍堰結構，堰體高、堰坡大，自身穩定性較差。三是海床地質條件復雜，一般上覆多種軟弱土層，其物理力學性質較差。

在復雜海況高土石圍堰條件下，堰坡在整個施工周期的穩定性上升成為需要特別關注的問題之一。考慮到筑島材料及海床具體地質條件，堰坡穩定性分析一方面需要獲取用于穩定性評價的安全系數，另外，更重要的是獲取坡體下方潛在的滑動面位置及其形狀特征。坡體的不同填筑階段及材料參數的不同，都將對穩定性及潛在滑動面產生較大影響。需要開展專項的模擬分析，以便為工程措施的指定提供依據。

堰坡穩定性問題屬于邊坡穩定性分支之一。邊坡穩定性現有方法包括各種基于極限平衡法的簡化方法。近年來還出現了與有限元技術相結合的極限分析上、下限方法。對于極限分析上限有限元方法，在搜索破壞模式時無需過多額外假定。由于坡體處于極限狀態時，潛在的滑動面在力學上不易精細地模擬與刻畫，相關研究仍處于發展狀態。

通常采用極限分析上限有限元方法模擬土坡穩定性，但是該方法網格數量過密、自由度過量，對計算結果精度存在較大影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種堰體模型的建立方法及裝置，同時對二階錐規劃模型進行加密和稀疏操作，可以減少計算量，且提高二階錐規劃模型的精度。

本發明采用以下技術方案：一種堰體模型的建立方法，包括以下步驟：

獲取堰體的幾何尺寸，并根據堰體的幾何尺寸構建二階錐規劃模型；

計算二階錐規劃模型中每個單元的耗散能；

根據各單元的耗散能排序確定并標記二階錐規劃模型中的加密單元和稀疏單元；

在加密單元的長邊上增加一個新節點，在兩個稀疏單元的公共邊上增加一個新節點，并刪除公共邊的兩端點，形成節點云集；

根據節點云集建立基于Delaunay三角化劃分的二階錐規劃模型，當新的二階錐規劃模型滿足預定初級及邊界條件時，將新的二階錐規劃模型作為堰體模型。

進一步的，根據各單元的耗散能排序確定并標記二階錐規劃模型中的加密單元和稀疏單元包括：

根據網格加密因子和二階錐規劃模型的總耗散能確定并標記加密單元；

根據網格稀疏因子和二階錐規劃模型的總耗散能確定并標記稀疏單元。

進一步的，根據網格加密因子和二階錐規劃模型的總耗散能確定并標記加密單元包括：

按照每個單元的耗散能大小對所有單元進行排序；

按照耗散能由大到小的順序累加每個單元的耗散能；