地质模型向计算模型的转化
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发布时间：2022-05-14 00:52
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时间：2023-11-15 04:31
7.1.6.1 计算网格的划分
无缝地质模型是由若干个独立的简单块体组成的，而每个简单块体是由若干三角曲面围成的封闭块体。利用考虑约束的网格前沿方法，可以将每个块体剖分成四面体网格。由于各个块体之间是无缝连接的，从而也就保证了剖分后的四面体网格能够满足拓扑相容条件，并且适用于数值模拟。
7.1.6.2 超薄层块体的处理
超薄层块体一般指软弱夹层、断层破碎带与薄层矿体等相对于模型尺度而言很薄的层状块体。在以刻画复杂地质实际为主要任务的传统地质建模中，超薄层块体往往被当作界面来对待。但是，如果考虑与数值模拟的结合，这类超薄层块体往往是影响岩土体稳定性的关键部位，必须作为块体来对待。然而，由于超薄层块体很薄，可能导致体剖分所得到的网格质量不高，甚至出现奇异单元，从而影响计算。因此，必须采用特殊的处理方式解决超薄层块体问题。
超薄层块体的特点是:层厚小，上下界面形状相似。可以采用具有相同网格结构的两张三角曲面分别模拟薄层的上、下界面，保证上、下界面上的三角形单元具有严格的一一对应关系。这样就可以连接上、下界面上对应的三角形单元组成类三棱柱，从而实现超薄层块体的体剖分。
7.1.6.3 超小角度块体的处理
当出现地层尖灭与断层尖灭时，或者两张界面小角度相交时，可能出现小角度块体。所谓超小角度块体是指某个块体的边界面之间存在极小的夹角。这种极小夹角会降低体剖分网格的质量，影响数值模拟计算过程与结果。由于无缝模型的体剖分是针对简单块体进行的，而每个简单块体的边界均作为固定约束，在剖分与优化过程中不允许改变。因此，必须在块体搜索后调整这种超小角度块体，避免出现极小夹角。
本书提出一种直接旋转法以处理超小角度块体问题。超小角度问题通常出现在不同界面的相交处，而在同一界面内部的不同三角形单元之间一般不可能出现。因此，这里只介绍前者的处理方法。当超小角度出现在两张界面的相交处时，可以将交线两侧的三角形单元适当地绕交线旋转，以增大夹角。
该方法的具体步骤如下:
(1)设定最小允许夹角αmin与最大允许结点调整距离dmax。
(2)从模型线框架上按顺序选择一条简单弧，逐一选择其上的有向线段，判断过该线段的所有三角形中是否存在两两夹角小于αmin的三角形对。如果存在，则记录相应的简单弧、有向线段以及三角形对。
(3)逐一选择存在超小夹角的简单弧c，绕着其上的有向线段反向旋转夹角小于αmin的三角形对，使其夹角等于αmin。
(4)计算上一步中所有被调整结点的移动距离。如果其中的最大距离d＞dmax，则进行步骤(5)，否则进行步骤(6)。
(5)加密该简单弧c上的结点，并加密所有经过c的曲面上邻近c的网格。重新旋转c上的夹角小于αmin的三角形对，再执行步骤(4)。
(6)重复进行步骤(3)至步骤(5)，直到所有超小夹角均被处理。
