[发明专利]基于三维建模的尾矿库渗流计算方法

说明书

本发明公开的基于三维建模的尾矿库渗流计算方法，采用Auto CAD与MIDAS GTS NX协同建模的方式，先用Auto CAD对尾矿库原始三维地形图中的高程点坐标和尾矿库设计图中的坝体线框进行数据提取，再将提取的数据导入MIDAS GTS NX实现由点生成三维地表和坝体线框生成坝体，最后采用地质勘探孔资料生成地表以下不同岩层的分界曲面，由不同地层分界曲面生成地层三维模型。从建模到渗流计算以真实的三维坐标为依据，确保水域范围和水位高度的准确性，可以得到真实的渗流流量和渗流范围，为实际工程提供技术支撑。

技术领域

本发明属于尾矿库渗流计算方法技术领域，具体涉及一种基于三维建模的尾矿库渗流计算方法。

背景技术

我国矿产资源丰富，尾矿库众多，由于尾矿库筑坝方式的特殊性，尾矿运行过程中尾矿泥浆中的水渗流进入地层对地下水和周围的生态环境造成不同程度的影响。

传统计算坝体渗流基本以二维模型为主，选取某一断面进行建模和渗流计算，由于多数尾矿库和地层在几何形态不具有对称性，不能反映尾矿库的实际渗流情况，因此建立真实的尾矿库三维模型，通过三维渗流计算，得到尾矿库渗流流量、渗流流线、渗流流速、渗流范围和渗流的浸润面可为尾矿库的建造、加固和安全管理提供理论支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三维建模的尾矿库渗流计算方法，解决了现有坝体渗流计算方法不能反映尾矿库实际渗流情况的问题。

本发明所采用的技术方案是：基于三维建模的尾矿库渗流计算方法，包括以下步骤：

步骤1、将尾矿库地形图中高程点坐标导入MIDAS GTS NX中生成三维曲面，得到尾矿库三维地表图形；

步骤2、通过Auto CAD将尾矿库设计图中的坝体线框导入MIDAS GTS NX中扩展生成实体，采用步骤1得到的尾矿库三维地表图形切割实体得到尾矿库三维坝体模型；

步骤3、根据勘察钻孔的坐标和不同地层的深度建立各个地层的分界曲面，由步骤1得到的尾矿库三维地表图形和各个地层的分界曲面扩展分割生成三维地层模型；

步骤4、对步骤2得到的尾矿库三维坝体模型和步骤3得到的三维地层模型赋予材料参数并进行网格划分使得所有节点耦合，网格划分完毕后对网格进行属性匹配；

步骤5、添加网格和渗流边界条件至分析工况模型进行渗流计算，提取渗流计算结果。

本发明的特点还在于，

步骤1具体为：在Auto CAD中将尾矿库地形图中200个以上高程点的坐标导出至Excel表格中，再将高程点坐标导入MIDAS GTS NX中生成三维曲面，该三维曲面即为尾矿库三维地表图形。

步骤2具体为：通过Auto CAD仅保留尾矿库设计图中的坝体线框，再将线框导入MIDAS GTS NX中，将坝体线框做延伸使线框两端穿过尾矿库三维地表图形，采用两点矢量方法将线框按照顺序依次扩展成面，再将扩展生成的面沿竖直方向进行扩展生成实体，实体底部低于三维地表面图形，最后用三维地表面图形切割生成的实体，将三维地表面图形以下部分实体删除，仅保留三维地表面图形以上部分，得到尾矿库三维坝体模型。

步骤3具体为：根据勘察钻孔的坐标和不同地层的深度建立各个地层的分界曲面，根据各个钻孔处岩层的风化程度将三维地表面图形沿竖直方向扩展生成实体，实体底部低于最下方地层的分界曲面，再用各个地层的分界曲面对三维地表面图形扩展生成的实体进行切割，得到三维地层模型。

步骤4中赋予的材料参数包括容度、渗透系数和贮水率。

步骤4中进行网格划分具体为：将尾矿库三维坝体模型各个部分与三维地层模型进行印刻连接处理。