【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利水电工程领域，具体涉及一种复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法。
技术介绍
1、高拱坝多建在高山峡谷地区，一般来说高拱坝坝址地质条件相对较复杂，坝基处理措施多样。例如世界第一高拱坝锦屏一级拱坝坝址区，除有微新～强风化的各类各级岩体，还有大量的断层软弱结构分布，仅左岸就有f2、f5、f8、f13、f14、f18断层和煌斑岩脉，坝基处理采用了混凝土垫座、抗力体固结灌浆、f5(f8)断层和煌斑岩脉混凝土网格置换以及传力洞等，综合组成了左岸抗力体的“垫、固、传、塞”综合加固处理方案。在可研阶段还进行了大量的方案比较，比如混凝土垫座、推力墩、重力墩不同方案比较，垫座形式和分缝结构比较，软弱岩带混凝土置换形式与范围比较，固结灌浆范围比较等。
2、对于拱坝整体稳定三维数值分析，首要问题要建立合理的计算网格，一方面要求坝体网格规整，规则包括几个方向：①采用六面体网格；②网格与大坝分段一致，或者与拱梁分载法的n拱m梁一致(一般地，3<n≤10；m＝2n-1)，方便对比分析，并控制网格形态，避免因过细网格带来坝踵应力集中现象；另一方面，地基各种结构分界面繁多，拓扑结构异常复杂，采用四面体自由网格，会节省大量的建模时间。
3、而目前现有技术中对于坝体六面体规则网格与坝基四面体网格的衔接过渡问题很难解决。其主要难点在于建基面(坝体与坝基的交界面)附近出露的断层产状是随机的，多数是与建基面斜交的，这就使得建基面的面网格，无法同时既与坝体六面体规则网格协调，又与斜交于建基面的断层等控制的坝基四
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：提出一种复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法，实现坝体高精度规则网格与坝基灵活多样快捷自由网格，进而提高拱坝应力和整体稳定计算的合理性和有效性。
2、本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是：
3、复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法，包括以下步骤：
4、s1、根据拱坝体形设计数据，建立规则的拱坝几何体；
5、s2、在建基面附近，在坝基内建立坝基几何块体，获得坝基建基面薄层；
6、s3、根据建基面、坝基建基面薄层、地形面、坝基岩性地层界线和断层结构面建立复杂地基的几何体；
7、s4、依次对拱坝几何体、坝基建基面薄层和复杂地基的几何体进行模型网格划分：先对拱坝几何体采用六面体映射网格剖分，接着，对坝基建基面薄层的几何体进行六面体到四面体的过渡网格剖分，最后对复杂地基的几何体进行自由网格剖分。
8、进一步的，步骤s1中，所述拱坝体形设计数据包括：
9、拱梁分载法所依据的典型高程的拱平面体形数据和典型梁剖面的体形数据，或者，拱坝分缝数据。
10、进一步的，步骤s2中，所述在建基面附近，在坝基内建立坝基几何块体，获得坝基建基面薄层，包括：
11、通过建基面向外法向偏移数米，建立无断层结构面的建基面薄层几何体，获得坝基建基面薄层。
12、进一步的，步骤s3中，所述根据建基面、坝基建基面薄层、地形面、坝基岩性地层界线和断层结构面建立复杂地基的几何体的方式包括：
13、根据几何边界拓扑关系，围限各块体或区域，组成整个左右岸和河床坝基模型；
14、或者，先根据左右岸和河床坝基模型的外轮廓，构建成体，再采用布尔运算方式，利用地质体边界和基础处理措施切割出坝基几何体。
15、进一步的，步骤s4中，所述对拱坝几何体采用六面体映射网格剖分的方式包括：
16、在横河向和竖向网格均采用每条线仅分一份，在厚度方向网格采用偶数份控制，保证在坝体中心线有一层网格面，进而对拱坝几何体采用六面体映射网格剖分。
17、进一步的，步骤s4中，所述对坝基建基面薄层的几何体进行六面体到四面体的过渡网格剖分的方式包括：
18、首先对该几何体的坝体侧面进行规则面网格剖分，保证与坝体规则网格协调；再对该几何体的坝基侧面进行自由的面网格剖分，保证网格节点与结构面共点衔接；最后，对该几何体进行自由的体网格剖分。
19、进一步的，步骤s4中，所述对复杂地基的几何体进行自由网格剖分的方式包括：
20、先按照从建基面附近到远处对复杂地基的几何体的各面进行面网格剖分，再按同样次序对几何体进行自由的体网格剖分。
21、本专利技术的有益效果是：
22、基于本专利技术的方案，通过构建坝基建基面薄层，作为过渡层，一面与坝体规则网格协调，另一面又适应断层等非规则结构面衔接，以实现坝体高精度规则网格与坝基灵活多样快捷自由网格，进而提高拱坝应力和整体稳定计算的合理性和有效性。
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1.复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法，其特征在于，步骤S1中，所述拱坝体形设计数据包括：
3.如权利要求1所述的复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法，其特征在于，步骤S2中，所述在建基面附近，在坝基内建立坝基几何块体，获得坝基建基面薄层，包括：
4.如权利要求1所述的复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法，其特征在于，步骤S3中，所述根据建基面、坝基建基面薄层、地形面、坝基岩性地层界线和断层结构面建立复杂地基的几何体的方式包括：
5.如权利要求1所述的复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法，其特征在于，步骤S4中，所述对拱坝几何体采用六面体映射网格剖分的方式包括：
6.如权利要求1所述的复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法，其特征在于，步骤S4中，所述对坝基建基面薄层的几何体进行六面体到四面体的过渡网格剖分的方式包括：
7.如权
...【技术特征摘要】
1.复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法，其特征在于，步骤s1中，所述拱坝体形设计数据包括：
3.如权利要求1所述的复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法，其特征在于，步骤s2中，所述在建基面附近，在坝基内建立坝基几何块体，获得坝基建基面薄层，包括：
4.如权利要求1所述的复杂地质拱坝规则网格地基自由网格的有限元网格建构方法，其特征在于，步骤s3中，所述根据建基面、坝基建基面薄层、地形面、坝基岩...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛利军，牟高翔，黄志澎，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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