›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (9): 2731-2736.

• 数值分析 • 上一篇    

基于CT扫描的土石混合体三维数值网格的建立

李长圣，张 丹，王宏宪，独莎莎   

  1. 南京大学 地球科学与工程学院，南京 210023
  • 收稿日期:2013-05-28 出版日期:2014-09-10 发布日期:2014-09-16
  • 通讯作者: 张丹，男，副教授，博士，主要从事工程地质和防灾减灾方面的研究工作。E-mail: zhangdan@nju.edu.cn E-mail:li_csheng@163.com
  • 作者简介:李长圣，男，1989年生，硕士研究生，主要从事岩土工程数值分析等方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目（No. 41272315）；国家重点基础研究发展计划（973计划）课题（No. 2011CB710605）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（No. 14340047）

3D mesh generation for soil-rock mixture based on CT scanning

LI Chang-sheng, ZHANG Dan, WANG Hong-xian, DU Sha-sha   

  1. School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, China)
  • Received:2013-05-28 Online:2014-09-10 Published:2014-09-16

PDF (Chinese)

1625

摘要： 根据CT扫描得到土石混合体切面图像信息，通过二值化和砾石边界识别技术提取砾石表面点云数据，应用逆向工程软件重构砾石的三维模型。编写APDL代码，在ANSYS中快速生成土石混合体的几何模型，借助ANSYS ICEM CFD强大、灵活的网格划分功能，对砾-土界面处网格进行加密，得到土石混合体的三维数值网格，采用接口程序，将数值网格导入FLAC3D中进行模拟计算。通过与无砾石模型计算结果的对比，说明了建立表征土石混合体结构特征的精细三维数值网格可以更加准确地描述土体，特别是砾-土界面的受力情况和变形特征，从而提高土石混合体数值模拟的精确度及可靠度。

关键词: 土石混合体, 三维建模, 图像处理, 图像二值化

Abstract: Sections of the image information of soil-rock mixture are obtained by CT scanning, the point cloud data of gravel surface are extracted by technology of image binarization and boundary recognition. By using Geomagic Studio, a reverse engineering software, three-dimensional geometric model of the gravel is reconstructed and the geometric model of gravels of the soil-rock mixture imported to ANSYS is quickly obtained. With the features of powerful and flexible function of mesh dividing, ANSYS ICEM CFD is adopted to mesh and generate orderly tetrahedral elements to obtain 3D numerical model of the soil-rock mixture. The gridding along the boundary of the soil and the gravels is densified. By using the interface code, 3D numerical model is imported into FLAC3D for numerical simulation. Comparison with the results of nongravel model, it is shown that the established fine 3D model can reflect the structure characteristic of the soil-rock mixture. Especially, it can precisely describe the stress and the deformation of the soil, as well as the boundary behavior of soil and gravel. The method presented can reduce the error caused by model simplification and improve the accuracy and reliability of numerical simulation.

Key words: soil-rock mixture, 3D modeling, image processing, image binarization

中图分类号: 

  • O 241
[1] 大久保诚介, 汤 杨, 许江, 彭守建, 陈灿灿, 严召松, . 3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3263-3273.
[2] 尹晓萌, 晏鄂川, 王鲁男, 陈 利, . 各向异性片岩的微观组构信息定量 提取与断面形貌特征分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2617-2627.
[3] 郎颖娴, 梁正召, 段 东, 曹志林, . 基于CT试验的岩石细观孔隙模型重构与并行模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1204-1212.
[4] 王东伟, 陆武萍, 唐朝生, 赵红崴, 李胜杰, 林銮, 冷挺, . 砂土微观结构样品制备技术及量化方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4783-4792.
[5] 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.
[6] 王步雪岩, 孟庆山, 韦昌富, 谌民, 阎钶, 张珀瑜, . 多投影面下珊瑚砂砾颗粒形貌量化试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3871-3878.
[7] 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.
[8] 周佳锦，龚晓南，严天龙，张日红, . 软土地区填砂竹节桩抗压承载性能研究[J]. , 2018, 39(9): 3425-3432.
[9] 黄 伟，项 伟，王菁莪，程超杰，崔德山，刘清秉，. 基于变形数字图像处理的土体拉伸试验装置的研发与应用[J]. , 2018, 39(9): 3486-3494.
[10] 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.
[11] 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.
[12] 付 茹，胡新丽，周 博，汪华斌，王剑峰，. 砂土颗粒三维形态的定量表征方法[J]. , 2018, 39(2): 483-490.
[13] 赵鑫曜, 陈建功, 张海权, 杨泽君, 胡日成, . 基于块石形状数据库的土石混合体模型 随机生成方法[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4691-4697.
[14] 崔 猛，刘 洁，韩尚宇，洪宝宁,. 土体拉伸破坏过程微细结构变化测试系统研发与应用[J]. , 2018, 39(11): 4278-4286.
[15] 罗 岚，夏唐代，仇浩淼, . K0条件下颗粒形状特征对砂土剪切模量的影响[J]. , 2018, 39(10): 3695-3702.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 杜文琪，王 刚. 土工结构地震滑动位移统计分析[J]. , 2011, 32(S1): 520 -0525 .
[2] 鄢治华，刘志伟，刘厚健. 黄河阶地上某电厂高边坡参数选取及其工程治理[J]. , 2009, 30(S2): 465 -468 .
[3] 许振浩 ，李术才 ，李利平 ，侯建刚 ，隋 斌 ，石少帅. 基于层次分析法的岩溶隧道突水突泥风险评估[J]. , 2011, 32(6): 1757 -1766 .
[4] 温世清 ，刘汉龙 ，陈育民. 浆固碎石桩单桩荷载传递特性研究[J]. , 2011, 32(12): 3637 -3641 .
[5] 李顺群 ，高凌霞 ，柴寿喜. 冻土力学性质影响因素的显著性和交互作用研究[J]. , 2012, 33(4): 1173 -1177 .
[6] 钟 声 ，王川婴 ，吴立新 ，唐新建 ，王清远. 点状不良地质体钻孔雷达响应特征 ——围岩及充填效应正演分析[J]. , 2012, 33(4): 1191 -1195 .
[7] 孟 振，陈锦剑，王建华，尹振宇. 砂土中螺纹桩承载特性的模型试验研究[J]. , 2012, 33(S1): 141 -145 .
[8] 罗 刚 ，胡卸文 ，顾成壮 . 强震作用下顺层岩质斜坡动力失稳机制及启动速度研究[J]. , 2013, 34(2): 483 -490 .
[9] 刘 春 ，赵洪波 ，白世伟 . 土工格栅在治理软土路基沉降问题中的研究[J]. , 2003, 24(6): 1070 -1073 .
[10] 屠毓敏，俞亚南. 被动排桩弯曲性状的三维有限元分析[J]. , 2008, 29(2): 342 -347 .
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发