创建弯曲隧道的衬砌模型(Liner Model for Curved Tunnel)

1 引言

高速公路的隧道绝大部分是直线形的，很少看见弯曲的隧道，但采矿工程的隧道(巷道)绝大部分是弯曲的，在很大程度上，采矿巷道的布置取决于矿体形状和采矿方法。FLAC3D内置的基元网格(通过zone create命令生成)基本上都只能创建直线形的隧道模型，为了产生弯曲形的隧道模型，FLAC3D在"Building Blocks"内置了两个90°的弯曲模型。此外在 "Building Blocks"和"geometry"也可以导入外部软件生成的dxf,geom和stl文件，用于辅助产生模型。这个笔记首先使用Rhino创建任意弯曲的隧道衬砌网格模型，然后在FLAC3D中导入。

2 建模方法回顾

Rhino建模的基本思路是点->线->面->体。《使用BlockRanger(BR)产生结构化网格》的建模步骤是: (1)使用Line和Arc命令产生圆形1/4; (2)使用Join命令把这些线段和圆弧连接成为一个整体；(3)以0点作为旋转中心，使用Rotate命令旋转-90°,90°,180°产生出一个完整的圆形；(4)使用Polyline命令画出圆内的正方形; (4) 使用ExtrudeCrv命令把底面拉长，形成一个圆柱体; (5) 为了以防出现裸漏的边，使用Cap命令产生封闭的实体。

《NonManifoldMerge--非流行复合曲面(non-manifold polysurface)》的建模步骤是：(1) 使用Cylinder命令创建一个圆柱体；(2) 使用Line命令创建一条垂直线；(3)使用ArrayCrv命令沿着该直线拷贝已经建立的圆柱体; (4) 使用Point命令产生三个点,使用PlaneThroughPt命令生成一个平面；(5) 使用Box命令以对角方式产生模型域。

3 衬砌模型

隧道模型建立过程仿照了《使用BlockRanger(BR)产生结构化网格》中的建模思路。首先建立一个隧道衬砌断面。

(1) 使用Arc命令生成两条弧，把两端用Lines命令封起来，然后使用Join命令连接成一体，这个圆环即表示衬砌；

(2) 使用Rotate命令生成一个完整的圆环;

(3) 在XY平面内使用Arc命令产生一条弧，表示弯曲的隧道。

(4) 使用Sweep1命令拉伸隧道断面，这个命令与ExtrudeCrv命令的功能类似。

(5) 最后使用Cap命令产生封闭的实体。

(6) 使用BR命令产生网格，BlockRanger共有5个选项:

MeshSettings

GenerateSurfaceMesh=ByModel          

OutputFormat=FLAC3D  

FormatType=Binary  

AutoOutputName=Liner

选择GenerateSurfaceMesh = ByModel, MeshSettings>MaxEdgeLength = 0.5, 产生出FLAC3D网格。

4 FLAC3D模型

在FLAC3D中导入上述过程产生的网格，在Rhino中设置的层名会自动变为FLAC3D网格的组名。