模型设置

模型设置窗口中,用户可完成土石坝或堆石坝、堤防、自然边坡等土工结构的二维截面几何网格建模。软件提供两种建模方法:

  • 参数化建模
  • 自由建模

参数化建模针对心墙坝或斜墙坝提供快速建模功能,包括坡面线绘制、心墙绘制、坝基分层和添加防渗墙等基本流程。自由建模采用封闭子区域建模法实现任意土工结构的几何生成和实时预览。

参数化建模

心墙坝参数化建模参数输入页面

心墙坝参数化建模分四步完成:

  • 步骤1:生成坡面线

大坝几何模型坐标原点默认位于上游坝踵处,在XOY平面内绘制几何模型。将原点定义为坡面线绘制起点,用户需在“大坝轮廓”卡片中依次输入各坡面线段在X轴和Y轴的投影长度DX和DY。“添加坡面段”和“删除坡面段”用于增加坡面段数量和对坡面段列表进行修改。

  • 步骤2:绘制心墙

假设心墙为四边形,用户需输入顶面左(点1)、右(点2)顶点和底面左(点3)、右(点4)顶点X和Y坐标。


提示:

心墙四边形需确保严格包含在大坝轮廓线之内,例如点3不可位于原点左侧,点4不可位于坝趾右侧,点1和点2不可超出坝顶和坡面。


  • 步骤3:添加防渗墙

防渗墙为可选项,如勾选防渗墙,则软件默认防渗墙顶位于心墙底面中点处,宽度为防渗墙底面长度的20%。用户需输入“总高度H”,指定防渗墙竖直向下延申的高度。

  • 步骤4:坝基分层

软件根据坝高自动计算坝基尺寸,自坡面线端点向上下游各延申3倍坝高生成坝基,坝基高度为1.5倍坝高。

如坝基有分层结构,则用户可在“坝基分层”卡片中点击“添加交界面”或“删除交界面”设置坝基自上向下各层交界面与坝基两侧竖直边交点Y坐标。

自由建模

任意土工结构的二维自由建模包括以下四个步骤:

  • 步骤1:定义坡面

将几何建模坐标原点定义为坡面线起点,坡面定义方法与参数化建模完全相同,参考2.2.1节。

根据坡面线参数,软件自动计算坡面线长度、坡面线仰角、坡面上各点坐标,并将各点从0向负整数方向依次编号,便于检查校验坡面线输入是否正确和后续步骤坡面各点的使用。

自由建模定义坡面参数输入页面
  • 步骤2:定义坝基

自由建模定义坝基参数输入页面

软件自动计算坝基轮廓,如所示,用户需输入:

  • 坝基高度系数
  • 上游延申系数
  • 下游延申系数

以上参数均为无量纲浮点数,表示坝基相应尺寸关于坝高的倍数。坝基四个顶点编号固定为1~4。

  • 步骤3:定义节点

自由建模定义节点参数输入页面

除坡面与坝基轮廓节点外,用户可通过输入X和Y坐标自定义附加节点,编号从5开始,用于后续定义子区域。“添加附加节点”和“删除附加节点”按钮用于对附加节点列表做增删修改。

  • 步骤4:定义区域

自由建模定义区域参数输入页面

根据步骤1~3中定义的坡面线节点、坝基节点和附加节点,用户可在定义区域卡片中任意增加或删除区域,通过按逆时针顺序指定围成区域的节点列表定义区域边界。用户可自定义区域名称,便于后续材料定义时辨识各区域土层,默认名称为“区域+编号”。


提示:

自由建模功能区域定义需满足以下条件:

  1. 各区域需恰好铺满模型。
  2. 区域之间不可重叠。

网格设置

参数化建模网格尺寸设置页面

软件采用二阶三角形单元为大坝几何模型划分网格,用户需定义区域或全局最大网格尺寸,其余部分根据网格尺寸连续性原则和局部几何特征自动计算。当选择“参数化建模”时,用户可为砂壳、心墙、坝基各层和防渗墙等已知区域设置最大网格尺寸。当选择“自由建模”时,用户可选择分级网格精度,软件自动计算全局最大网格尺寸。