[发明专利]计算地表沉降的复杂地质模型四面体网格划分方法及装置

说明书

本申请公开了一种计算地表沉降的复杂地质模型四面体网格划分方法及装置，其中，方法包括：基于选定的目标区域的实际工程地质背景信息，构建三角化网格的三维地质模型；利用预设的高质量四面体网格生成算法对三维地质模型的表面三角网格进行高质量四面体网格划分，生成四面体网格；使用FLACsupgt;3D/supgt;的网格质量评价标准生成四面体网格的质量评价结果，并将四面体网格导入FLACsupgt;3D/supgt;软件中，以通过FLACsupgt;3D/supgt;软件计算任一区域的实际地表沉降量。由此，解决了相关技术中在网格数值计算时容易发生畸变，降低了计算结果的精确度，并且无法为复杂地质模型生成高质量计算网格，无法满足计算复杂地质条件下采空区的地表沉降量的需求等问题。

技术领域

本申请涉及地下工程技术领域，特别涉及一种计算地表沉降的复杂地质模型四面体网格划分方法及装置。

背景技术

网格是构成模型的重要组成元素，也是数值分析计算的基础，网格划分是将理想化部件拆分为有限数量的区域，这些区域被称为单元且通过节点相连接。

相关技术中，各种商业软件程序被开发并应用于网格划分，如HyperMesh、GridPro、Pointwise等，大部分商业软件基于六面体生成四面体，产生的四面体网格会存在直角，且大部分商业软件以及网格生成算法更注重通用性。

然而，相关技术中在网格数值计算时容易发生畸变，降低了计算结果的精确度，并且无法为复杂地质模型生成高质量计算网格，无法满足计算复杂地质条件下采空区的地表沉降量的需求，亟待解决。

发明内容

本申请是基于发明人对以下问题和认识作出的：

采空区所引起的地表沉降对上部建筑物、构筑物造成极大的安全隐患，因此，准确地计算复杂地质条件下采空区的地表沉降量是其稳定性评估的重要一环。

建立三维地质模型并进行数值计算是一种常用的分析手段，对于使用如有限差分等主流数值计算方法，网格划分质量的好坏将直接影响着数值模拟的结果，现阶段二维网格划分算法(主要为三角形单元)已经研究成熟且容易实现，但面对复杂地质情况仍然有诸多问题且效果不及三维网格(主要为四面体单元)。

当前针对复杂地质建模与四面体网格划分主要面临着三大主要技术难题，其一是地质块体的几何形态复杂，且三维地质模型必须在几何和拓扑上严格一致，其二是重点研究区域的网格尺寸过渡要平滑，网格尺寸不能太大，否则会出现应力集中的情况，其三是如果网格中出现畸变单元，即网格质量较差，计算结果极其不准确，甚至会导致程序不收敛，借助复杂地质条件下的高质量的网格划分方法实现高精度数值计算对采空区稳定性评估具有十分重要的意义。

本申请提供一种计算地表沉降的复杂地质模型四面体网格划分方法及装置，以解决相关技术中在网格数值计算时容易发生畸变，降低了计算结果的精确度，并且无法为复杂地质模型生成高质量计算网格，无法满足计算复杂地质条件下采空区的地表沉降量的需求等问题。

本申请第一方面实施例提供一种计算地表沉降的复杂地质模型四面体网格划分方法，包括以下步骤：基于选定的目标区域的实际工程地质背景信息，构建三角化网格的三维地质模型；利用预设的高质量四面体网格生成算法对所述三维地质模型的表面三角网格进行高质量四面体网格划分，生成四面体网格；使用FLAC^3D的网格质量评价标准生成所述四面体网格的质量评价结果，并将所述四面体网格导入FLAC^3D软件中，以通过FLAC^3D软件计算任一区域的实际地表沉降量。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述利用预设的高质量四面体网格生成算法对所述三维地质模型的表面三角网格进行高质量四面体网格划分，生成四面体网格，包括：根据各个地质块体的三角化的表面网格构建所述三维地质模型的输入域；确定所述表面网格的方向，并根据实际地层情况定义子域，构建子域对，以生成所述四面体网格。