【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑物稳定性评价方法，具体涉及一种基于flac3d数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法。
技术介绍
1、随着矿山开采深度的增加和规模的扩大，采空区上覆岩层产生移动与变形，逐渐向地表延伸并引起地表移动、变形和非连续破坏，甚至导致地表出现塌陷及裂缝破坏，矿山岩移范围内的地表建构筑物稳定性面临严峻挑战。
2、《有色金属采矿设计规范》(gb50771-2012)详细规定了针对不同保护等级的建构筑物所允许的地表倾斜、曲率及水平变形值的具体标准。然而，在实际操作中，如何快速且准确地计算由于地下开采活动所引发的地表建构筑物变形值，目前尚未有统一且确切的方法或手段。近年来许多学者将数学或数值模拟方法应用到地下开采对地表建(构)筑物稳定性影响的研究中，例如：利用概率积分法对地表沉降进行理论计算，结合matlab程序得到地表沉降等值线，进而得到建构筑物变形值；利用flac3d、3dec等数值模拟手段构建数值模型，通过在建构筑物截取剖面，计算剖面上的地表倾斜、曲率及水平变形值。
3、采用概率积分法进行建构筑物稳定性评价的适用范围有限，仅适用于矩形采区或近似矩形采区；对于矿体赋存条件复杂的金属矿山，概率积分法的关键参数(如地表下沉系数、水平移动系数、主要影响角正切等)估值困难，影响了稳定性评价的准确性。
4、而采用flac3d、3dec等数值模拟方法可以较好的模拟金属矿山的采充过程，对于建构筑物稳定性分析，常截取两个相互垂直的剖面，在剖面地表布置监测点，提取xyz三向位移数据，并据此计算各监测点的倾斜、
5、因此，亟需开发一种基于flac3d数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法以解决上述技术缺陷。
技术实现思路
1、针对
技术介绍
存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于flac3d数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其采用flac3d数值模拟并提取地表变形数据，根据建构筑物二维图形生成建构筑物点云，并进行点云三向位移插值。在此基础上，采用“八角星”分析法，不仅涵盖传统的n、e、s、w四个基本方向，还额外考虑了ne1、ne2、ne3、se1、se2、se3、sw1、sw2、sw3、nw1、nw2、nw3等12个细分方向，共计16个方向，进而全面而精确地计算出监测点在这些方向上的倾斜、曲率及水平变形值，从而实现了对建构筑物稳定性评价的精细化与全面化，为决策提供更为坚实的数据支撑。
2、为达到上述目的，本专利技术公开了一种基于flac3d数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，构建矿体、围岩及地表的三维实体模型，基于三维实体模型用flac3d数值模拟并提取地表变形数据，根据建构筑物二维图形生成建构筑物点云，并进行点云三向位移插值获取点云内所有点的x、y、z三向位移值；取建构筑物二维图形内的点云中的一点(xp",yp")，以该点为中心点，采用两个同心布置的八角星套取周边点，每个八角星的节点均落在点云上，通过中心点和八角星节点的组合计算中心点朝多个方向的倾斜、曲率及水平变形值；基于各个节点的倾斜、曲率及水平变形值评价建构筑物稳定性。
3、在本专利技术的一种优选实施方案中，八角星的任意相邻两个角相互镜像对称布置，八角星的任意相邻的四个角镜像相互对称布置，八角星的每条边上包括2个点，任意相邻的两条边呈45°或90°布置。
4、在本专利技术的一种优选实施方案中，八角星的任意相邻两个角相互镜像对称布置，八角星的任意相邻的四个角镜像相互对称布置，八角星的每条边上包括3个点，任意相邻的两条边呈45°或90°布置。
5、在本专利技术的一种优选实施方案中，倾斜变形值的计算方法为：地表下沉且沿某一方向有一定坡度值，其值为下沉量与水平间距之比：式中，αe-a为a点朝e向的倾斜变形值；wa、wb分别为点a、b的下沉值；lab为点a、b点间的水平距离，a点为中心点，b点为与中心点共线相邻的第一点，c点为与b点共线相邻的第一点。
6、在本专利技术的一种优选实施方案中，曲率变形值的计算方法为：地表下沉呈盆地后剖面的弯曲度，其值为相邻两线段倾斜差除以两线段地表水平长度的平均值：式中，βe-a为a点朝e向的曲率变形值；αe-b为a点朝e向的倾斜变形值；lbc为点b、c点间的水平距离，a点为中心点，b点为与中心点共线相邻的第一点，c点为与b点共线相邻的第一点。
7、在本专利技术的一种优选实施方案中，水平变形值的计算方法为：反映相邻两观测点间单位长度的水平移动差值，其值为相邻两点的水平移动差值与两点间水平距离的比值：式中，εe-a为a点朝e向的水平变形值；ua、ub分别为点a、b的水平移动值，a点为中心点，b点为与中心点共线相邻的第一点，c点为与b点共线相邻的第一点。
8、在本专利技术的一种优选实施方案中，基于各个节点的倾斜、曲率及水平变形值评价建构筑物稳定性包括：s1，根据《采矿设计手册》中对地表建筑物保护等级的规定，将建构筑物划分为ⅰ、ⅱ或ⅲ级保护等级；s2，对照《有色金属采矿设计规范》，将各节点的倾斜、曲率及水平变形值和对应保护等级的变形限值进行对比，若所有节点的所有方向的变形数据均在规范所规定的限值以内，则判定地表建构筑物处于安全稳定状态；反之，若存在某个节点的某个方向的变形数据超出规范要求，则地表建构筑物不稳定。
9、在本专利技术的一种优选实施方案中，通过中心点和八角星节点的组合计算中心点朝16个方向的倾斜、曲率及水平变形值，所述16个方向包括n、e、s、w、ne1、ne2、ne3、se1、se2、se3、sw1、sw2、sw3、nw1、nw2、nw3。
10、本专利技术的有益效果是：本专利技术实现了对建构筑物在不同方向上稳定性的精细化评价，采用flac3d数值模拟并提取地表变形数据，根据建构筑物二维图形生成建构筑物点云，并进行点云三向位移插值。在此基础上，引入“八角星”分析法，不仅涵盖传统的n、e、s、w四个基本方向，还额外考虑了ne1、ne2、ne3、se1、se2、se3、sw1、sw2、sw3、nw1、nw2、nw3等12个细分方向，共计16个方向，进而全面而精确地计算出监测点在这些方向上的倾斜、曲率及水平变形值，从而实现了对建构筑物稳定性评价的精细化与全面化，为决策提供更为坚实的数据支撑。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于FLAC3D数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其特征在于，构建矿体、围岩及地表的三维实体模型，基于三维实体模型用FLAC3D数值模拟并提取地表变形数据，根据建构筑物二维图形生成建构筑物点云，并进行点云三向位移插值获取点云内所有点的X、Y、Z三向位移值；取建构筑物二维图形内的点云中的一点(xp",yp")，以该点为中心点，采用两个同心布置的八角星套取周边点，每个八角星的节点均落在点云上，通过中心点和八角星节点的组合计算中心点朝多个方向的倾斜、曲率及水平变形值；基于各个节点的倾斜、曲率及水平变形值评价建构筑物稳定性。
2.根据权利要求1所述的基于FLAC3D数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其特征在于：八角星的任意相邻两个角相互镜像对称布置，八角星的任意相邻的四个角镜像相互对称布置，八角星的每条边上包括2个点，任意相邻的两条边呈45°或90°布置。
3.根据权利要求1所述的基于FLAC3D数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其特征在于：八角星的任意相邻两个角相互镜像对称布置，八角星的任意相邻的四个角镜像相互对称布置，八角星的每条边上包括3
4.根据权利要求1所述的基于FLAC3D数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其特征在于：倾斜变形值的计算方法为：地表下沉且沿某一方向有一定坡度值，其值为下沉量与水平间距之比：
5.根据权利要求1所述的基于FLAC3D数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其特征在于：曲率变形值的计算方法为：地表下沉呈盆地后剖面的弯曲度，其值为相邻两线段倾斜差除以两线段地表水平长度的平均值：
6.根据权利要求1所述的基于FLAC3D数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其特征在于：水平变形值的计算方法为：反映相邻两观测点间单位长度的水平移动差值，其值为相邻两点的水平移动差值与两点间水平距离的比值：
7.根据权利要求1所述的基于FLAC3D数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其特征在于：基于各个节点的倾斜、曲率及水平变形值评价建构筑物稳定性包括：
8.根据权利要求1所述的基于FLAC3D数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其特征在于：通过中心点和八角星节点的组合计算中心点朝16个方向的倾斜、曲率及水平变形值。
9.根据权利要求8所述的基于FLAC3D数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其特征在于：所述16个方向包括N、E、S、W、NE1、NE2、NE3、SE1、SE2、SE3、SW1、SW2、SW3、NW1、NW2、NW3。
...【技术特征摘要】
1.一种基于flac3d数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其特征在于，构建矿体、围岩及地表的三维实体模型，基于三维实体模型用flac3d数值模拟并提取地表变形数据，根据建构筑物二维图形生成建构筑物点云，并进行点云三向位移插值获取点云内所有点的x、y、z三向位移值；取建构筑物二维图形内的点云中的一点(xp",yp")，以该点为中心点，采用两个同心布置的八角星套取周边点，每个八角星的节点均落在点云上，通过中心点和八角星节点的组合计算中心点朝多个方向的倾斜、曲率及水平变形值；基于各个节点的倾斜、曲率及水平变形值评价建构筑物稳定性。
2.根据权利要求1所述的基于flac3d数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其特征在于：八角星的任意相邻两个角相互镜像对称布置，八角星的任意相邻的四个角镜像相互对称布置，八角星的每条边上包括2个点，任意相邻的两条边呈45°或90°布置。
3.根据权利要求1所述的基于flac3d数值模拟数据的建构筑物稳定性评价方法，其特征在于：八角星的任意相邻两个角相互镜像对称布置，八角星的任意相邻的四个角镜像相互对称布置，八角星的每条边上包括3个点，任意相邻的两条边呈45°或90°布置。
4.根据权利要求1所述的基于flac3d数值模拟数据的建构筑物稳定性...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅林芳，宋卫东，闵厚禄，夏文浩，毛少波，
申请(专利权)人：武钢资源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。