基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法

技术领域

本发明属于注浆评价技术领域，尤其涉及一种基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法。

背景技术

目前：断层注浆加固是浆液在泵压的作用下挤压或渗透到裂隙内，浆液固结后，以固体形式充填在裂隙中并与岩体固结，这些充填的材料在岩体内形成新的网络骨架结构，网络骨架内侧则是均匀密实的岩体，形成网络骨架的充填材料具有较好的弹性黏结强度，在相同应力作用下，未注浆时岩体强度达到极限状态；而注浆后的岩体处于稳定状态，自承能有所提高。因此，注浆加固改善了岩体的宏观力学性质，提高岩体密实度及强度，使岩体延性特征进一步增强；增强了岩体抗变形能力，使岩体在大变形条件下能够保持足够的强度。对注浆效果进行评价也是及其重要的一个环节，目前对于注浆效果评价的方法主要有钻孔抽(压)水检查法、注浆前后水量比较法、取样检查法等，这些方法大多实际评价比较复杂，工程量较大，评价影响因素较多，不能更好的合理直观评价注浆效果。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的注浆效果评价方法实际评价比较复杂，工程量较大，评价影响因素较多，不能更好的合理直观评价注浆效果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法。

本发明是这样实现的，一种基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法，所述基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法包括以下步骤：

步骤一，通过地质信息采集模块利用信息采集程序进行注浆区域的信息的采集；通过地质信息分析模块利用信息分析程序进行采集信息的分析；

(1.1)通过地层深度、地质信息获得地形信息；

(1.2)通过对地形信息的分析，使用地形数据进行地形等高线图的绘制；

(1.3)获取注浆信息中的注浆区域的控制点、微单元体和组，对注浆信息进行融合；

(1.4)对绘制的地形等高线图与注浆信息进行结合，得到注浆区域的地形图；

步骤二，通过FLAC 3D预处理模块利用FLAC 3D预处理程序进行FLAC 3D软件的预处理；通过中央控制模块利用主控机控制各个模块正常运行；

所述通过FLAC 3D预处理模块利用FLAC 3D预处理程序进行FLAC 3D软件的预处理，包括：

(1)将地形等高线图保存为第一格式文件；

(2)将第一格式文件转化为坐标点文档后，对坐标点文档中的坐标进行插值，并生成点云文件；

(3)根据点云文件获取三维几何模型后，生成几何模型文件；

(4)根据几何模型文件对三维几何模型进行网格划分，并生成有限元模型文件；

(5)将有限元模型文件转化为FLAC 3D网格文件，从而实现FLAC 3D软件的预处理；

步骤三，通过地质模型构建模块利用地质模型构建程序依照分析结果进行FLAC3D三维地质模型的构建；通过受力数据采集模块利用受力数据采集程序进行受力数据的采集；

所述通过地质模型构建模块利用地质模型构建程序依照分析结果进行FLAC 3D三维地质模型的构建，包括：

1)将FLAC3D网格文件导入FLAC 3D软件软件数据库；

2)根据FLAC 3D程序的语法规则，生成FLAC 3D建模命令流，并保存为文本格式的建模数据文件；

3)打开FLAC 3D软件，调用文件命令，调用建模数据文件，生成FLAC 3D三维地质模型；

步骤四，通过数据输入模块利用数据输入程序将采集的受理数据输入至FLAC 3D三维地质模型中；通过受力特性模拟模块利用受力特性模拟程序进行FLAC 3D三维地质模型中岩层受力模拟；

步骤五，通过塑性流动分析模块利用塑性流动分析程序进行FLAC 3D三维地质模型中塑性流动分析；通过塑性破坏分析模块利用塑性破坏分析程序结合塑性流动分析结果进行FLAC 3D三维地质模型中塑性破坏的分析；

步骤六，通过位移曲线获取模块利用位移曲线获取程序进行位移点的获取，绘制位移曲线；通过注浆评价模块利用注浆评价程序进行岩层注浆加固评价。

进一步，步骤一中，所述注浆区域的信息包括：地层深度、地质信息，以及注浆信息。

进一步，步骤(1.2)中，所述通过对地形信息的分析，使用地形数据进行地形等高线图的绘制包括：

获取地形信息中的地形高程数据，基于获取的地形高程数据绘制得到地形的等高线图。

进一步，所述获取地形信息中的地形高程数据，基于获取的地形高程数据绘制得到地形的等高线图包括：

首先，将获取的地形信息保存为矩阵变量GROUNDMAP；所述矩阵变量GROUNDMAP包含大小都是m×n的子变量集

其次，从矩阵变量GROUNDMAP中提取高程值，绘制地形的等高线图。

进一步，步骤(1.3)中，所述注浆区域的控制点、微单元体和组，包括：每个微单元控制点所对应的编号、每一个微模型在三维空间上需要细分的数目组成、单元体在三维空间上的尺寸大小的比率以及其所属的组。

进一步，步骤2)中，所述生成FLAC 3D建模命令流，包括：利用SQL语句从数据库中通过字符串连接运算符和等值连接查询，生成FLAC 3D建模命令流。

进一步，步骤三中，所述通过受力特性模拟模块利用受力特性模拟程序进行FLAC3D三维地质模型中岩层受力模拟，包括：对FLAC 3D三维地质模型进行加载模拟，输出模型塑性破坏信息与位移点变动信息。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法的基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价系统，所述基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价系统包括：

地质信息采集模块、地质信息分析模块、FLAC 3D预处理模块、中央控制模块、地质模型构建模块、受力数据采集模块、数据输入模块、受力特性模拟模块、塑性流动分析模块、塑性破坏分析模块、位移曲线获取模块、注浆评价模块。

地质信息采集模块，与中央控制模块连接，用于通过信息采集程序进行注浆区域的信息的采集；

地质信息分析模块，与中央控制模块连接，用于通过信息分析程序进行采集信息的分析；

FLAC 3D预处理模块，与中央控制模块连接，用于通过FLAC 3D预处理程序进行FLAC 3D软件的预处理；

中央控制模块，与地质信息采集模块、地质信息分析模块、FLAC 3D预处理模块、地质模型构建模块、受力数据采集模块、数据输入模块、受力特性模拟模块、塑性流动分析模块、塑性破坏分析模块、位移曲线获取模块、注浆评价模块连接，用于通过主控机控制各个模块正常运行；

地质模型构建模块，与中央控制模块连接，用于通过地质模型构建程序依照分析结果进行FLAC 3D三维地质模型的构建；

受力数据采集模块，与中央控制模块连接，用于通过受力数据采集程序进行受力数据的采集；

数据输入模块，与中央控制模块连接，用于通过数据输入程序将采集的受理数据输入至FLAC 3D三维地质模型中；

受力特性模拟模块，与中央控制模块连接，用于通过受力特性模拟程序进行FLAC3D三维地质模型中岩层受力模拟；

塑性流动分析模块，与中央控制模块连接，用于通过塑性流动分析程序进行FLAC3D三维地质模型中塑性流动分析；

塑性破坏分析模块，与中央控制模块连接，用于通过塑性破坏分析程序结合塑性流动分析结果进行FLAC 3D三维地质模型中塑性破坏的分析；

位移曲线获取模块，与中央控制模块连接，用于通过位移曲线获取程序进行位移点的获取，绘制位移曲线；

注浆评价模块，与中央控制模块连接，用于通过注浆评价程序进行岩层注浆加固评价。

本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明通过FLAC3D三维地质模型模拟注浆后的岩层物理力学性质，进行注浆区域的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析，能够实现断层注浆加固效果的评价，评价的准确性更好。本发明的操作简单，可以直观且合理的评价断层注浆加固效果。本发明能够快速绘制地形等高线图，快速确定地形特征，降低了地形分析的复杂度，提高了整体评价的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价系统的结构框图。

图2是本发明实施例提供的基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法的流程图。

图3是本发明实施例提供的通过地质信息分析模块利用信息分析程序进行采集信息的分析的流程图。

图4是本发明实施例提供的通过FLAC 3D预处理模块利用FLAC 3D预处理程序进行FLAC 3D软件的预处理的流程图。

图5是本发明实施例提供的根据FLAC 3D网格文件进行FLAC 3D三维地质模型的构建的流程图。

图1中：1、地质信息采集模块；2、地质信息分析模块；3、FLAC 3D预处理模块；4、中央控制模块；5、地质模型构建模块；6、受力数据采集模块；7、数据输入模块；8、受力特性模拟模块；9、塑性流动分析模块；10、塑性破坏分析模块；11、位移曲线获取模块；12、注浆评价模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法包括：

S101，通过地质信息采集模块利用信息采集程序进行注浆区域的信息的采集；通过地质信息分析模块利用信息分析程序进行采集信息的分析；

S102，通过FLAC 3D预处理模块利用FLAC 3D预处理程序进行FLAC 3D软件的预处理；通过中央控制模块利用主控机控制各个模块正常运行；

S103，通过地质模型构建模块利用地质模型构建程序依照分析结果进行FLAC 3D三维地质模型的构建；通过受力数据采集模块利用受力数据采集程序进行受力数据的采集；

S104，通过数据输入模块利用数据输入程序将采集的受理数据输入至FLAC3D三维地质模型中；通过受力特性模拟模块利用受力特性模拟程序进行FLAC3D三维地质模型中岩层受力模拟；

S105，通过塑性流动分析模块利用塑性流动分析程序进行FLAC 3D三维地质模型中塑性流动分析；通过塑性破坏分析模块利用塑性破坏分析程序结合塑性流动分析结果进行FLAC 3D三维地质模型中塑性破坏的分析；

S106，通过位移曲线获取模块利用位移曲线获取程序进行位移点的获取，绘制位移曲线；通过注浆评价模块利用注浆评价程序进行岩层注浆加固评价。

如图2所示，本发明实施例提供的基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价系统包括：

地质信息采集模块1、地质信息分析模块2、FLAC 3D预处理模块3、中央控制模块4、地质模型构建模块5、受力数据采集模块6、数据输入模块7、受力特性模拟模块8、塑性流动分析模块9、塑性破坏分析模块10、位移曲线获取模块11、注浆评价模块12。

地质信息采集模块1，与中央控制模块4连接，用于通过信息采集程序进行注浆区域的信息的采集；

地质信息分析模块2，与中央控制模块4连接，用于通过信息分析程序进行采集信息的分析；

FLAC 3D预处理模块3，与中央控制模块4连接，用于通过FLAC 3D预处理程序进行FLAC 3D软件的预处理；

中央控制模块4，与地质信息采集模块1、地质信息分析模块2、FLAC 3D预处理模块3、地质模型构建模块5、受力数据采集模块6、数据输入模块7、受力特性模拟模块8、塑性流动分析模块9、塑性破坏分析模块10、位移曲线获取模块11、注浆评价模块12连接，用于通过主控机控制各个模块正常运行；

地质模型构建模块5，与中央控制模块4连接，用于通过地质模型构建程序依照分析结果进行FLAC 3D三维地质模型的构建；

受力数据采集模块6，与中央控制模块4连接，用于通过受力数据采集程序进行受力数据的采集；

数据输入模块7，与中央控制模块4连接，用于通过数据输入程序将采集的受理数据输入至FLAC 3D三维地质模型中；

受力特性模拟模块8，与中央控制模块4连接，用于通过受力特性模拟程序进行FLAC 3D三维地质模型中岩层受力模拟；

塑性流动分析模块9，与中央控制模块4连接，用于通过塑性流动分析程序进行FLAC 3D三维地质模型中塑性流动分析；

塑性破坏分析模块10，与中央控制模块4连接，用于通过塑性破坏分析程序结合塑性流动分析结果进行FLAC 3D三维地质模型中塑性破坏的分析；

位移曲线获取模块11，与中央控制模块4连接，用于通过位移曲线获取程序进行位移点的获取，绘制位移曲线；

注浆评价模块12，与中央控制模块4连接，用于通过注浆评价程序进行岩层注浆加固评价。

步骤S101中，本发明实施例提供的注浆区域的信息包括：地层深度、地质信息，以及注浆信息。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

本发明实施例提供的基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法如图1所示，作为优选实施例，如图3所示，本发明实施例提供的通过地质信息分析模块利用信息分析程序进行采集信息的分析，包括：

S201，通过地层深度、地质信息获得地形信息；

S202，通过对地形信息的分析，使用地形数据进行地形等高线图的绘制；

S203，获取注浆信息中的注浆区域的控制点、微单元体和组，对注浆信息进行融合；

S204，对绘制的地形等高线图与注浆信息进行结合，得到注浆区域的地形图。

步骤S202中，本发明实施例提供的通过对地形信息的分析，使用地形数据进行地形等高线图的绘制包括：

将获取的地形信息保存为矩阵变量GROUNDMAP；所述矩阵变量GROUNDMAP包含大小都是m×n的子变量集

步骤S203中，本发明实施例提供的注浆区域的控制点、微单元体和组，包括：每个微单元控制点所对应的编号、每一个微模型在三维空间上需要细分的数目组成、单元体在三维空间上的尺寸大小的比率以及其所属的组。

实施例2

本发明实施例提供的基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法如图1所示，作为优选实施例，如图4所示，本发明实施例提供的通过FLAC 3D预处理模块利用FLAC3D预处理程序进行FLAC 3D软件的预处理，包括：

S301，将地形等高线图保存为第一格式文件；

S302，将第一格式文件转化为坐标点文档后，对坐标点文档中的坐标进行插值，并生成点云文件；

S303，根据点云文件获取三维几何模型后，生成几何模型文件；

S304，根据几何模型文件对三维几何模型进行网格划分，并生成有限元模型文件；

S305，将有限元模型文件转化为FLAC 3D网格文件，从而实现FLAC 3D软件的预处理。

实施例3

本发明实施例提供的基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法如图1所示，作为优选实施例，步骤S103中，本发明实施例提供的通过地质模型构建模块利用地质模型构建程序依照分析结果进行FLAC 3D三维地质模型的构建，包括：将FLAC3D网格文件导入FLAC 3D软件，并根据FLAC 3D网格文件进行FLAC 3D三维地质模型的构建。

如图5所示，本发明实施例提供的根据FLAC 3D网格文件进行FLAC 3D三维地质模型的构建，包括：

S401，将FLAC 3D网格文件导入FLAC 3D软件数据库；

S402，根据FLAC 3D程序的语法规则，生成FLAC 3D建模命令流，并保存为文本格式的建模数据文件；

S403，打开FLAC 3D软件，调用文件命令，调用建模数据文件，生成FLAC 3D三维地质模型。

步骤S402中，本发明实施例提供的生成FLAC 3D建模命令流，包括：利用SQL语句从数据库中通过字符串连接运算符和等值连接查询，生成FLAC 3D建模命令流。

实施例4

本发明实施例提供的基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法如图1所示，作为优选实施例，本发明实施例提供的通过受力特性模拟模块利用受力特性模拟程序进行FLAC 3D三维地质模型中岩层受力模拟，包括：对FLAC 3D三维地质模型进行加载模拟，输出模型塑性破坏信息与位移点变动信息。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。