›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (12): 3576-3582.doi: 10.16285/j.rsm.2016.12.029

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

基于布尔运算的复杂块体几何形态分析一般方法

杨石扣,任旭华,张继勋   

  1. 河海大学 水利水电学院,江苏 南京 210098
  • 收稿日期:2014-10-30 出版日期:2016-12-10 发布日期:2018-06-09
  • 通讯作者: 任旭华,男,1963年生,博士,教授,博士生导师,主要从事高坝及复杂地基、地下结构稳定、水工建筑物除险加固技术等方面的研究工作。E-mail: renxh@hhu.edu.cn E-mail:yangshikou@126.com
  • 作者简介:杨石扣,男,1985年生,博士研究生,主要从事水工地下结构工程和非连续变形分析方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家科技支撑计划(No.2012BAK03B04);国家自然科学青年基金(No.51209078)

A general method for geometric morphological analysis of complex blocks using Boolean operations

YANG Shi-kou, REN Xu-hua, ZHANG Ji-xun   

  1. College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China
  • Received:2014-10-30 Online:2016-12-10 Published:2018-06-09
  • Supported by:

    This work was supported by the National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China (2012BAK03B04) and the Young Scholars of National Natural Science Foundation of China (51209078).

摘要: 提出采用布尔运算进行三维复杂块体形态分析的一般方法,并采用C++语言编写了相应的程序。块体布尔运算是将参与运算的主块体和客块体进行交、并或差运算,得到形态更加复杂的块体。为描述块体内部非贯通结构面,在块体数据结构中引入退化有向壳,允许块体中混合维度模型的存在。将主块体各面分别与客块体各面进行面-面求交线运算,通过环路分析得到各块体分割后的面。根据具体采用的布尔运算方法,确定有效面和无效面,并将有效面进行搜索得到新的壳和块体。选取3个算例和1个典型工程实例来验证该方法的可行性和应用性。计算结果表明,该方法可以生成形态更加复杂的块体,可以很方便地处理块体中的结构面,具有普遍性和适应性,并具有广泛的实际应用价值。

关键词: 复杂块体, 几何形态分析, 布尔运算, 结构面, 混合维度模型

Abstract: A general method for geometric morphological analysis of complex blocks is presented by using the Boolean operations; and the corresponding program with C++ is developed. The Boolean operations are conducted with the Boolean intersection, union or difference operation of master and slave blocks to obtain more complex blocks. The concept of degenerate shell vector is introduced into the data structures of blocks to describe the finite discontinuities inside blocks; and then hybrid-dimensional models can be described in a block. The intersecting lines are obtained by conducting intersections between faces in master and slave blocks; and then the separated faces can be obtained by loop analysis. The effective and ineffective faces can be determined according to the specific Boolean operation. The new shells and blocks can be obtained by searching the effective faces. Four examples including one actual project are selected to validate the method. The results show that the proposed method can generate the more complex block and conveniently describe the finite discontinuities, showing that the method is universally applicable to the actual engineering.

Key words: complex block, geometric morphological analysis, Boolean operations, discontinuities, hybrid-dimensional models

中图分类号: 

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