採用CAD、surfer、FLAC3D多軟件聯合生成高仿真地形-simwe

我以前曾將ANSYS創建三維模型，併成功導入到FLAC3D中，但使用ansys建模有個缺點，就是得一行行輸入命令，先生成關鍵點key point，而後得把關鍵點連成線spline，再把線生成面，以後再將面生成體，非常麻煩。最近在使用surfer軟件生成地形的時候，發現該軟件功能很是強大，並且生成的地形面仿真度較高，並且論壇中也有成功的先例，所以考慮可否使用AutoCAD、surfer、FLAC3D等多軟件聯合，創建起三維模型，這樣能夠大大下降工做強度，並且難度較低，模型的仿真度更高。下面簡要介紹一下個人工做步驟：


首先，第一步，對CAD圖進行修整，去除沒必要要的圖元，這裏須要說明的是，因爲原圖中等高線不對，因此我乾脆把等高線所有都刪除了，只留下臺階邊坡。附圖以下：

a. 原圖
 

b. 修整後，帶高程的臺階邊坡圖
 


第二步，將修整後的圖另存爲dxf格式，讀出座標點，存爲數據格式。這裏讀座標點，能夠仁者見仁智者見智了，我使用的是DXF2XYZ小軟件，直接讀取，存爲*.xyz格式文件。軟件工做界面以下圖所示：
 


第三步，將前面生成的*.xyz文件用excel打開，處理一下，刪除重複的數據和其餘沒必要要的數據，緣由是：考慮到圖中有不少單獨測量的高程點，以及一些未刪除的鑽孔數據，防止CAD圖未修整乾淨，致使數據文件中有點座標重複，生成的圖很差看，並且對後續的模型網格剖分形成影響。（這也是爲什麼我不直接將dxf文件導入surfer，而多從這兩步「繞一下」的緣由。若是你的圖很乾淨整潔，能夠考慮直接用surfer讀入dxf文件）
 
這一步中，我用excel刪除了1936個重複數據，剩下15460個點，果真證實了前面的猜測，即：圖元沒有刪除乾淨。
excel處理完數據之後，將其另存爲*.xyz或者*.dat格式，後綴名無所謂，由於後面另有他用。


第四步，打開surfer，導入數據文件。具體作法是：Grid--Data，讀入第二次生成的*.dat文件，surfer軟件將會進行自動插值計算，插值方法有不少中，能夠根據本身的須要選擇其中一種。數據導入成功後，將會有Griding report，同時生成*.grd文件。
 


第五步，surfer中菜單欄：Map---New----3D  wireframe...,讀入剛剛生成的*.grd文件，生成曲面模型。這一步主要是爲了對模型有個直觀的感覺，看生成的模型與實際狀況是否吻合，不然應進行修改。結果以下圖：

 

 

這樣，一個漂亮的曲面模型就生成了。下面最終的步驟終於來臨了，這是重點，也是難點，就是導入到FLAC3D中，這樣才能夠進行有限差分計算。


第六步， 採用已有的surfer 2 FLAC3D程序，導入到FLAC3D裏面。具體作法是將第三步生成的*.dat重命名爲surfnd.dat，FLAC3D讀入main.dat文件，分別調用網格節點、面節點、模型剖分fish子程序，生成最終的模型。結果以下圖所示。
 

 

個人模型很是大，有節點778688個，網格753571個，個人計算機開了兩夜，大概至少花了30多個小時才獲得最後結果。

結語：
       因爲研究區域比較龐大（x=995m, y=1000m, z=400m)，這次建模以前，沒有估計到細化的網格會形成多麼龐大的數據量，結果致使單單模型文件就有408MB之巨，後續若是採用這個模型來計算的話，那麼工做量將是沒法想象的。
       本次三維模型的創建，只是進行一次嘗試，未考慮地下水，未考慮複雜的岩層界線。關於地下水，若是浸潤線不規則的話，能夠在FLAC3D中考慮採用「容重法」指定水面；對於複雜的岩層界線，能夠指定不一樣高程（ex. group Q4 range z 499.26 720.05)，也能夠根據不一樣的巖性界線，從surfer中生成幾個曲面，而後分別導入FLAC3D中，具體待後試，歡迎探討。