(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210400859.6 (22)申请日 2022.04.18 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114491782 A (43)申请公布日 2022.05.13 (73)专利权人 煤炭科学研究总院有限公司 地址 100013 北京市朝阳区青年沟路5号 (72)发明人 杜伟升　李海涛　郑伟钰　张海宽　 杨冠宇　王嘉敏　李春元　杨森森　 (74)专利代理 机构 北京天奇智新知识产权代理 有限公司 1 1340 专利代理师 龙涛 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01)G06T 17/20(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (56)对比文件 CN 109215124 A,2019.01.15 CN 103236088 A,2013.08.07 CN 10846 0838 A,2018.08.28 CN 114117861 A,202 2.03.01 CN 104331584 A,2015.02.04 US 20202 93705 A1,2020.09.17 Li Haitao 等.A criteri on of rockburst in coal mi nes considering the i nfluence of working face mi ning velocity. 《Geomec hanics and Geophysics for Geo- Energy 》 .202 2, 审查员 宋敏 (54)发明名称 一种基于组合网格剖分的地下工程围岩建 模方法 (57)摘要 本发明提出一种基于组合网格剖分的地下 工程围岩建模 方法， 首先建立需要精细分析的区 域， 采用结构化网格进行剖分， 并提取这部分区 域的网格边缘曲线和内部表面网格； 其次建立重 点分析的外部围岩曲面， 用提取出的网格边缘曲 线对其切割， 对这部分围岩曲面进行初步剖分， 再对网格边缘曲线、 内表面网格和初步剖分的网 格采用非结构化网格再次剖分， 获得与结构化网 格共用节 点的外围非结构化网格； 最后将结构化 网格和非结构化网格导入到数值模拟软件中， 合 并位于相同位置的节点， 完成组合网格剖分。 结 构化网格贡献开挖部分以及开挖部分与外部围 岩的交界面， 非结构化网格贡献外部围岩， 通过 将共用节 点的结构化网格和非结构化网格拼接， 保证网格疏密有致。 权利要求书1页 说明书3页 附图8页 CN 114491782 B 2022.07.05 CN 114491782 B 1.一种基于组合网格剖分的地下工程围岩建模方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1， 用结构化网格建立 开挖岩体的三维模型， 包括S1 1‑S14， S11， 根据开挖岩体模型的尺寸， 建立地下工程开挖岩体模型的封闭曲面， 所述封闭曲 面两端分别为入口和出口； S12， 利用结构化网格对开挖岩体模型的封闭曲面进行剖分， 生成开挖岩体的网格模 型， 所述网格模型包括入口和出口 的网格面， 以及位于入口和出口之间的内部表面网格； S13， 提取开挖岩体模型入口与出口位置的网格边缘曲线和内部表面网格， 用于辅助生 成外部围岩网格； S14， 在数值模拟软件中导入用结构化网格剖分获得的开挖岩体模型； S2， 用非结构化网格建立外 部围岩三维模型， 包括S21 ‑S25， S21， 根据建模需求， 在开挖岩体周围建立外 部围岩曲面； S22， 利用步骤S13中提取的入口与出口位置的网格边缘曲线对外部围岩曲面进行切 割， 获得开挖后中空的外 部围岩曲面； S23， 对外部围岩曲面进行初步网格剖 分， 初步获得外部围岩网格模型， 此时获得的外 部围岩网格模型与开挖岩体网格模型的分界位置无共用的节点； S24， 用非结构化网格对开挖岩体模型的内部表面网格、 入口与出口位置的网格边缘曲 线和初步生成的外部 围岩网格进行网格再次剖分， 开挖岩体内部表面网格、 入口与出 口位 置的网格边缘曲线可保证外部 围岩再次剖分生成的网格与开挖岩体的分界面共用相同的 节点； S25， 在数值模拟软件中导入用非结构化网格剖分获得的外 部围岩模型； S3， 在数值模拟软件中， 合并外部围岩网格和开挖岩体网格共用的节点， 实现外部围岩 模型与开挖岩体模型的连接， 保证 计算过程中应力与变形的传递。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114491782 B 2一种基于组合网格剖分的地下工 程围岩建模方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 地下工程领域， 具体为一种基于组合网格剖分的地下工程围岩建模方 法。 背景技术 [0002]地下煤矿开采活动存在开采范围广的工程特点， 如果对整个开采空间进行研究， 则分析工程量大， 因此分析具体工程问题的时候， 往往针对重点研究 的区域进 行精细分析。 以煤矿巷道的支护研究为例， 其一般研究范围限于巷道两帮十米左右的浅部 围岩。 这就要 求建立模型对开采活动进 行分析的时候要有 所侧重， 对需要精细分析的位置要进 行精细刻 画， 而对于非重点研究区域 位置， 其模型则可以粗略化处 理。 [0003]对于地下工程的建模网格主要有结构化网格和非结构化网格两种。 结构化网格是 精细刻画数值仿 真模型的一种重要网格， 具有严格的拓扑结构， 一般为六面体， 具备网格结 构均匀， 力学性能优， 计算速度快等优点， 适用于形状规则的模型结构； 而其缺点在于模型 剖分难度大， 网格数量多， 且不适用不规则的地质剖面及断层面。 非结构化网格不具有严格 拓扑结构， 单元可以为六面体或者四面体， 网格结构不规则， 计算速度也相对较慢， 但是其 网格剖分适应性 强， 网格数量易于优化， 因此非结构化网格更符合复杂不规则的岩层结构 。 因此二者结合， 则能兼顾模型精度和计算效率的需求。 [0004]遗憾的是， 当前主流的建模方法往往无法结合二者的优势， 而是只采用结构化网 格或者非结构化网格中的一种进行网格剖分。 本发明提出了一种组合网格剖分技术， 在需 要重点分析的区域采用结构化网格剖分， 而在非重点研究的区域采用非结构化网格剖分。 发明内容 [0005]针对上述现有技术中存在的不足， 本发明提出了一种基于组合网格剖分的地下工 程围岩建模方法， 包括如下步骤： [0006]S1， 用结构化网格建立 开挖岩体的三维模型， 包括S1 1‑S14， [0007]S11， 根据开挖岩体模型的尺寸， 建立地下工程开挖岩体模型的封闭曲面， 所述封 闭曲面两端分别为入口和出口； [0008]S12， 利用结构化网格对开挖岩体模型的封闭曲面进行剖分， 生成开挖岩体的网格 模型， 所述网格模型包括入口和出口 的网格面， 以及位于入口和出口之间的内部表面网格； [0009]S13， 提取开挖岩体模型入口与出口位置的网格边缘曲线和内部表面网格， 用于辅 助生成外 部围岩网格； [0010]S14， 在数值模拟软件中导入用结构化网格剖分获得的开挖岩体模型； [0011]S2， 用非结构化网格建立外 部围岩三维模型， 包括S21 ‑S25， [0012]S21， 根据建模需求， 在开挖岩体周围建立外 部围岩曲面； [0013]S22， 利用步骤S13中提取的入口与出口位置的网格边缘曲线对外部围岩曲面进行 切割， 获得开挖后中空的外 部围岩曲面；说　明　书 1/3 页 3 CN 114491782 B 3