一种基于CATIA的拱坝坝肩稳定分析模型编绘方法与流程

本发明属于水利水电工程应用技术领域，特别涉及一种基于catia的拱坝坝肩稳定分析模型编绘方法。

背景技术：

在拱坝设计中，坝肩稳定是个重要内容。坝肩抗滑稳定传统计算方法是手工图解法,其中确定滑动棱线，获取滑块的底滑面、侧滑面体积面积数据及其块体自重工作量大、耗时较长；对于地质条件复杂的大型、巨型工程，组合模式可能多达数十种，直接影响设计工作进度和工程进度；且进行敏感性分析时，需重复计算不同倾角、走向组合的滑块体底滑面、侧滑面及块体体积，极为繁琐。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于catia的拱坝坝肩稳定分析模型编绘方法，该基于catia的拱坝坝肩稳定分析模型编绘方法通过快速提取滑块体侧滑面、底滑面面积及其体积等计算数据，保证了复核滑动棱线计算值的正确性，提高了拱坝坝肩分析的稳定性。

本发明通过以下技术方案得以实现。

提供的一种基于catia的拱坝坝肩稳定分析模型编绘方法，包括以下步骤：

①收集资料：收集坝址区的地形地质资料；

②建立坐标：根据收集坝址区的地形地质资料，在catia中选择一组坐标系，利用收集坝址区的地形地质资料的空间几何关系，计算棱线的平面位置和倾角；

③建立地形地质模型：根据收集到的坝址区地形地质资料，利用catia三维建模软件建立地形地质模型；

④建立坝头岩体：结合收集到的坝址区地形地质条件，来确定上游假定拉裂面及下游剪出面边界，动态的切割地形地质模型，最终建立坝头岩体；

⑤切割坝头岩体：基于catia建立拱坝的侧滑面和底滑面模板，该模板是根据收集到的坝址区地形地质资料、计算棱线得出的平面位置和倾角构建的，快速调整侧滑面和底滑面模板岩层产状参数，并参数化切割坝体岩体，通过参数化指定不同高程坝头岩体进行切割；

⑥把坝头岩体切割成滑块：使用拱坝侧滑面和底滑面模板把坝头岩体切割成滑块；

⑦得出结果：使用catia中的秤砣功能并选择滑块类型密度，读取滑块的自重并计算出侧滑面和底滑面的面积。

所述地形地质资料包括拱坝开挖后的地形线、地质破裂面产状和地质石质。

所述拱坝开挖后的地形线为去掉覆盖层的裸露基岩地形。

所述拱坝开挖后的地质破裂面产状为断层面在空间的延伸方位及其倾斜程度的产状。

所述拱坝开挖后的地质破裂面产状用于计算棱线的平面位置和倾角。

所述拱坝开挖后的地质破裂面产状用于调整侧滑面和底滑面模板岩层产状参数。

所述拱坝开挖后地形线用于建立地形地质模型。

所述拱坝开挖后的地形线和地质破裂面产状用来确定上游假定拉裂面及下游剪出面边界。

本发明的有益效果在于：通过catia软件强大的三维功能，利用catia参数化概念进行二次开发，实现参数化驱动建立滑块体的侧滑面、底滑面，对复杂块体组合可以快速参数化切割形成滑块体，直接读取滑块体体积及侧滑、底滑面面积，从而极大的提高拱坝坝肩稳定计算效率，将设计人员从繁琐的体力劳动中解放出来，缩短计算用时约70％，具有推广的价值。

附图说明

图1是本发明的地质模型结构示意图；

图2是本发明的坝头岩体结构示意图；

图3是本发明的拱坝侧滑面、底滑面模板示意图；

图4是本发明拱坝侧滑面、底滑面模板切割后滑块体结构示意图；

图5是本发明各层滑块体侧滑面、底滑面结构示意图。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1～5所述的一种基于catia的拱坝坝肩稳定分析模型编绘方法，包括以下步骤：

①收集资料：收集坝址区的地形地质资料；

②建立坐标：根据收集坝址区的地形地质资料，在catia中选择一组坐标系，利用收集坝址区的地形地质资料的空间几何关系，计算棱线的平面位置和倾角；

③建立地形地质模型：根据收集到的坝址区地形地质资料，利用catia三维建模软件建立地形地质模型；

④建立坝头岩体：结合收集到的坝址区地形地质条件，来确定上游假定拉裂面及下游剪出面边界，动态的切割地形地质模型，最终建立坝头岩体；

⑤切割坝头岩体：基于catia建立拱坝的侧滑面和底滑面模板，该模板是根据收集到的坝址区地形地质资料、计算棱线得出的平面位置和倾角构建的，快速调整侧滑面和底滑面模板岩层产状参数，并参数化切割坝体岩体，通过参数化指定不同高程坝头岩体进行切割；

⑥把坝头岩体切割成滑块：使用拱坝侧滑面和底滑面模板把坝头岩体切割成滑块；

⑦得出结果：使用catia中的秤砣功能并选择滑块类型密度，读取滑块的自重并计算出侧滑面和底滑面的面积。

所述地形地质资料包括拱坝开挖后的地形线、地质破裂面产状和地质石质。

所述拱坝开挖后的地形线为去掉覆盖层的裸露基岩地形。

所述拱坝开挖后的地质破裂面产状为断层面在空间的延伸方位及其倾斜程度的产状。

所述拱坝开挖后的地质破裂面产状用于计算棱线的平面位置和倾角。

所述拱坝开挖后的地质破裂面产状用于调整侧滑面和底滑面模板岩层产状参数。

所述拱坝开挖后地形线用于建立地形地质模型。

所述拱坝开挖后的地形线和地质破裂面产状用来确定上游假定拉裂面及下游剪出面边界。

实施例1

如上所述，本发明通过常规测绘仪器收集坝址区的地形地质资料，包括拱坝开挖后的地形线、地质破裂面产状和地质石质，其中拱坝开挖后的地形线为去掉覆盖层的裸露基岩地形，拱坝开挖后的地质破裂面产状为断层面在空间的延伸方位及其倾斜程度的产状；根据拱坝开挖后的地质破裂面产状，在catia中选择一组坐标系，利用拱坝开挖后的地质破裂面产状的空间几何关系，计算棱线的平面位置和倾角；根据收集的拱坝开挖后的地形线，利用catia三维建模软件，建立地形地质模型1，如附图1所示；结合地形地质资料，确定上游假定拉裂面2及下游剪出面边界3，动态切割地形地质模型1，最终建立的坝头岩体4，如附图2所示；基于catia建立了的拱坝侧滑面5和底滑面6模板，如附图3所示，该模板根据拱坝开挖后的地质破裂面产状和计算棱线得出的平面位置与倾角快速调整侧滑面5和底滑面6模板岩层产状参数并参数化切割坝体岩体4，通过参数化指定不同高程坝头岩体4进行切割，便于计算各高程的坝肩稳定安全系数；使用拱坝侧滑面5和底滑面6模板切割坝头岩体4成滑块7，如附图4所示；使用catia中的秤砣功能并选择滑块7类型密度，读取滑块7的自重并计算出侧滑面5和底滑面6的面积，如附图5所示。

综上所述，本发明实现了自动化、程序化的数据处理方法，节约了传统手工图解法中侧滑面、底滑面及自重数据计算处理过程的时间。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种基于CATIA的拱坝坝肩稳定分析模型编绘方法，包括以下步骤：第一步：收集坝址区的地形地质资料；第二步：根据收集的资料计算棱线的平面位置和倾角；第三步：利用CATIA三维建模软件建立地形地质模型；第四步：建立坝头岩体；第五步：指定不同高程坝头岩体进行切割；第六步：把坝头岩体切割成滑块；第七步：使用CATIA读取滑块的自重、侧滑面和底滑面的面积。本发明通过快速提取滑块体侧滑面、底滑面面积及其体积等计算数据，保证了复核滑动棱线计算值的正确性，提高了拱坝坝肩分析的稳定性。

技术研发人员：房彬;居浩;何建峰;陈海坤;李希龙;李刚;高传彬;李波;王芳
受保护的技术使用者：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2017.03.31
技术公布日：2017.07.21