[发明专利]一种应用于拱坝边坡开挖的三维参数化建模方法

说明书

本发明提供了一种应用于拱坝边坡开挖的三维参数化建模方法，该方法包括以下步骤：先以拱坝基面曲面为输入条件建立拱坝基面几何特征组件；然后以上级马道线的夹角为布置参数和以满足边坡稳定要求的坡高、边坡系数和马道宽为边坡参数，在保证边坡稳定条件下按尽快与地形相交的方向，从坝底到坝顶布置边坡各级马道线，建立上游右坡面马道坡面组件、上游左坡面马道坡面组件、下游右坡面马道坡面组件和下游左坡面马道坡面组件；然后建立起整体马道坡面和开口线；最后运算生成开挖边坡面的三维模型。该方法建模速度块，建立的模型参数化程度高可快速动态修改，该方法可大大缩短设计建模和修改的时间，本方法极其适用于拱坝边坡开挖的方案设计。

技术领域

本发明属于三维数字模型构建技术领域，具体涉及一种应用于拱坝边坡开挖的三维参数化建模方法。

背景技术

边坡开挖是人为改造自然边坡的过程，应当遵循少开挖少扰动原则，拱坝边坡开挖的位置的布置和开挖后的稳定性是在拱坝设计过程中必须考虑的问题，其放坡的形状及参数与地形地质密切相关。

拱坝边坡开挖设计，之前是在二维CAD上依据地理环境布置和绘制马道线，根据断面地质条件调整马道线布置和坡比系数等参数，但由于二维方法参数化程度和参数间关联性均不高，一旦需要调整修改时，工作量大，有时还需要重新进行设计及绘制。故而目前基本上是用三维图来展示拱坝边坡开挖方案；目前有采用三维正向设计方法建立模型设计拱坝边坡开挖方案，但该方法操作步骤多，建立的模型参数化程度不高、不易修改、不便于布置优化，并且未提及如何将拱坝马道线按一定规则自动布置。

发明内容

为解决背景技术中所述的拱坝边坡开挖设计模型操作繁杂耗时长、参数化不高和不易修改的问题，本发明提供了一种应用于拱坝边坡开挖的三维参数化建模方法。

该技术方案包括以下步骤：

步骤1：建立拱坝基面几何特征组件，输入条件：拱坝基面曲面，输出：中心轴线、坝基边界、坝底上游左右端点、坝底下游左右端点；

步骤2：建立上游右坡面第1级马道坡面组件,输入条件：坝底上游右端点、坝基边界、中心轴线，输入参数：坡高、坡比系数、马道宽、坝基连接坡面坡比系数、第1级马道线与水平切线夹角，输出：第1级马道坡面和坝基连接坡面，第1级马道内线和外线；

步骤3：建立上游右坡面的下一级马道坡面组件直到坝顶，建立好上游右坡面马道坡面组件，输入条件：上级马道内线、坝基边界、中心轴线，输入参数：坡高、坡比系数、马道宽、最小坡比系数、最小马道宽、坝基连接面坡比系数、马道线内线首段与上级马道线的夹角，输出：本级马道坡面和坝基连接坡面，本级马道内线和外线；

步骤4：参考步骤2至步骤3，建立上游左坡面马道坡面组件，下游右坡面马道坡面组件和下游左坡面马道坡面组件；

步骤5：建立整体马道坡面，输入条件：所有马道坡面组件、地形曲面，输出：整体马道坡面和开口线；

步骤6：运算生成开挖边坡面的三维模型，输入：整体马道坡面及开口线，输出：开挖边坡面的三维模型。

下面对于上述的步骤进行详细说明。

所述的步骤2和步骤3的马道坡面组件的建立包括以下步骤：

1)计算并绘制马道内线；

2)建立坝基连接坡面；

3)绘制马道外线；

4)绘制马道坡面；

5)封装步骤1)至步骤4)，输入条件：上级马道内线，其中第1级为坝底端点，输出：马道坡面、坝基连接坡面、马道内线、马道外线。