岩土力学 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (12): 4691-4697.doi: 10.16285/j.rsm.2017.0850

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基于块石形状数据库的土石混合体模型 随机生成方法

赵鑫曜1, 2,陈建功1, 2,张海权1, 2,杨泽君1, 2,胡日成3   

  1. 1. 重庆大学 土木工程学院,重庆 400045;2. 重庆大学 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心,重庆 400045; 3. 广州地铁设计研究院有限公司,广东 广州 510000
  • 收稿日期:2017-04-30 出版日期:2018-12-11 发布日期:2019-01-01
  • 作者简介:赵鑫曜,男,1988年生,博士研究生,主要从事地下工程与边坡工程等方面的研究工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金重点项目(No.51638002)

Random generation of soil-rock mixture models by rock shape database using digital imaging technology

ZHAO Xin-yao1, 2, CHEN Jian-gong1, 2, ZHANG Hai-quan1, 2, YANG Ze-Jun1, 2, HU Ri-cheng3   

  1. 1. School of Civil Engineering, Chongqing University, Chongqing 400045, China; 2. National Joint Engineering Research Center for Prevention and Control of Environmental Geological Hazards in The TGR Area, Chongqing University, Chongqing 400045, China; 3. Guangzhou Metro Design & Research Institute Co., Ltd., Guangzhou, Guangdong 510000, China
  • Received:2017-04-30 Online:2018-12-11 Published:2019-01-01
  • Supported by:
    This work was supported by the Key Program of National Natural Science Foundation of China(51638002).

摘要: 提出了一种土石混合体模型随机生成的方法。利用MATLAB数学处理软件,对块石数字图像进行边界提取、平滑,规则化等处理后,得到块石形状坐标和块石形状参数。在此基础上,通过采集、处理大量块石样本数字图像,建立含有大量岩石样本形状坐标与形状参数的数据库。之后在建模区域内,基于一定规则要求,对数据库样本进行选取,并对选取样本进行缩放、旋转,并根据规则进行随机放置。重复上述过程,直到满足含石量要求,从而得到土石混合体随机生成模型。然后利用有限元软件自带程序或语言,将模型导入有限元软件进行建模、分析。该方法结合了随机生成与数字图像处理技术的特点,弥补了规则化随机生成块石形状真实性不足的缺点,同时避免了数字成像技术的数据单一性。该方法满足了土石混合体随机建模所要求的空间位置随机性与块石形状多样性,可以直接生成符合现实块石形状并具有良好随机性的土石混合体模型,对于土石混合体工程结构的规律与一般性研究,有良好的应用前景。

关键词: 土石混合体, 数据库, 数字成像技术, 随机生成

Abstract: This paper provides a method of random generation of soil-rock mixture using digital imaging technology and rock form database technology. By MATLAB program, the boundary extraction, boundary smoothness and regularization to rock images can be obtained. After those process, the coordinate of block nodes and shape parameters needed for database construction can be extracted. The database of rock shape can be built with massive of rock samples coordinate and shape parameters. Under some constraint conditions, the data of specific rock samples could be selected from the database. After rotation and zooming, by the random distribution rule, the rock samples can be placed in a 2D space of specific shape. These are the circulation processes of model establishment. When the block proportion reached the setting limit, the soil-rock mixture model establishing finished. As to import the model into ABAQUS, a program using PYTHON language was used to realize the process. This random distribution method can take many parameters such as particle diameter, shape parameters and block proportion in consideration. It also avoids the fiction of rock shape in general soil-rock mixture random distribution and the difficulty of model data acquisition with digital imaging technology. This method provides a good way to study the general law of soil-rock mixture physical and mechanical properties.

Key words: soil-rock mixture, database, digital imaging technology, random distribution

中图分类号: 

  • TU452
[1] 郭 超, 高永涛, 吴顺川, 成子桥, 张诗淮, 韩龙强, . 基于三维快速扫描算法与到时差数据库技术的层状介质震源定位方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1229-1238.
[2] 钟祖良, 别聪颖, 范一飞, 刘新荣, 罗亦琦, 涂义亮, . 土石混合体注浆扩散机制及影响因素试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4194-4202.
[3] 王鹏飞, 李长洪, 马学文, 李子建, 刘景军, 武洋帆, . 断层带不同含石率土石混合体渗流特性试验研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 53-61.
[4] 冯上鑫,柴军瑞,许增光,覃 源,陈 玺. 基于核磁共振技术研究渗流作用下土石混体细观结构的变化[J]. , 2018, 39(8): 2886-2894.
[5] 夏加国,高 玮,程雅星,胡瑞林,徐佩芬,隋皓月, . 土石混合体斜坡地质结构精细探测新途径及其应用[J]. , 2018, 39(8): 3087-3094.
[6] 唐建一,徐东升,刘华北. 含石量对土石混合体剪切特性的影响[J]. , 2018, 39(1): 93-102.
[7] 陈 立,张 朋,郑 宏,. 土石混合体二维细观结构模型的建立与数值流形法模拟[J]. , 2017, 38(8): 2402-2410.
[8] 沈 辉,罗先启,毕金锋,. 土石混合体渗透侵蚀特性数值模拟研究[J]. , 2017, 38(5): 1497-1502.
[9] 朱泽奇,盛 谦,程红战,李建贺,卞晓曼. 基于直接生成法的土石混合体三维随机模型构建与数值仿真研究[J]. , 2017, 38(4): 1188-1194.
[10] 龚 健,刘 君. 基于PIV分析的含石量对土石混合体边坡破坏过程及模式的影响[J]. , 2017, 38(3): 696-704.
[11] 金 磊,曾亚武,张 森. 块石含量及形状对胶结土石混合体力学性能影响的大型三轴试验[J]. , 2017, 38(1): 141-149.
[12] 苏世定,杨仲轩,郭望波. 黏土中打入桩竖向承载力计算方法效果评价[J]. , 2015, 36(S2): 389-393.
[13] 李长圣,张 丹,王宏宪,独莎莎. 基于CT扫描的土石混合体三维数值网格的建立[J]. , 2014, 35(9): 2731-2736.
[14] 石 崇 ,王盛年 ,刘 琳 ,陈鸿杰 . 基于数字图像分析的冰水堆积体结构建模与力学参数研究[J]. , 2012, 33(11): 3393-3399.
[15] 刘新荣,黄 明,祝云华,钟祖良,裴 丽. 土石混合体填筑路堤中的非线性蠕变模型探析[J]. , 2010, 31(8): 2453-2458.
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