读取柱状图自动生成地质实体模型和智能设计锚杆的方法与流程

1.本发明涉及工程勘测技术领域，尤其涉及一种基于读取柱状图自动生成地质实体模型的方法；
2.本发明还涉及一种智能设计锚杆的方法。


背景技术：

3.我国幅员辽阔，地下资源丰富。随着时间的推进，我国的地下矿产、能源等宝贵资源对于国家生产力的发展起到越来越关键的推动作用。然而地下资源是有限的，合理地开发和利用尤为重要。在过去，人们通过地球物理钻探等勘察手段，汇集资源数据，研究资源开采和保护措施，并且通过工程经验和研究，尽可能安全有效地进行相关工作。但是随着新时期各项规程的健全，以及可持续发展等方针的提出，对于地下资源的勘察、评估、利用等都提出了更高的要求，同时，地质条件更为复杂的资源也进入开采阶段，开采的安全指标越来越严苛，因此，更高效的新技术方法亟待应用。
4.在以往的工作中，地质信息通常是通过钻孔等手段获取基本数据，利用钻孔柱状图、剖面图和勘察报告作为信息的主要表现形式。这种方式有长期的工程经验，模式和形式都较为规范和专业，但是同样有一定的缺点，包括信息查阅并不方便，专业化程度过强，由大量统计数据堆叠而成，没有有效的三维模型展示效果等，不利于地质实体模型自动建构。
5.对于目前的锚杆设计方法来说，由于地勘报告是20米左右一个点，所以对土层的反映情况有限，且不直观。传统设计方法，只能得出桩长范围为20-60米的区间的结论，不能精确，针对性地给出锚杆实际需求长度，导致材料浪费。而地基锚杆接近万根，手动放置，要考虑长度、标高、直径，需要巨大的人力成本。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是提供一种读取柱状图自动生成地质实体模型的方法，可以克服既有建模方法人工参与量大，效率低的缺陷，突破构建地质实体模型粗糙且缺乏相应地质属性信息的局限，实现基于数据输入的地质实体模型自动建构的目的。
7.本发明另一个要解决的技术问题是提供一种智能设计锚杆的方法，可以批量处理设计锚杆，提高锚杆设计效率。
8.针对一种读取柱状图自动生成地质实体模型的方法这一技术主题来说，具体包括如下步骤：
9.s1：在建模软件中导入地质勘察柱状图数据，根据其中的柱孔数据，构建一个虚拟柱孔数据库；
10.s2：根据地质勘察柱状图数据中的地质数据，构建一个虚拟土层数据库；
11.s3：调用s1中的虚拟柱孔数据库，创建虚拟柱孔，调用s2中的虚拟土层数据库，在虚拟柱孔中填充虚拟土层，生成相应的填土柱孔；
12.s4：以3个填土柱孔为一柱孔组，对土层相同的部分，用生成三角形边线的方式进
行划分，划分完所有土层后，从而完成整个场地的拟合；
13.s5：将所有柱孔组的土层合并在一起，拟合出整个地质实体模型。
14.作为本发明读取柱状图自动生成地质实体模型的方法进一步的改进，还包括s6：分组储存土层中柱孔组的数据组合，并与相应的土层数据相关联，组合成单个土层的地质模型数据，以生成对应的单个土层的地质模型。
15.作为本发明读取柱状图自动生成地质实体模型的方法进一步的改进，s1中：虚拟柱孔数据库中每个柱孔数据由其xy坐标和孔号进行划分，其中的xy坐标数字数据转换为浮点数格式并储存，其中的孔号字符数据转换为字符串格式并储存。
16.作为本发明读取柱状图自动生成地质实体模型的方法进一步的改进，s2中：虚拟土层数据库中每个土层数据由其地质类型编号、标高和厚度进行划分，其中的标高、厚度数字数据转换为浮点数格式并储存，其中的地质类型编号数据转换为字符串格式并储存。
17.作为本发明读取柱状图自动生成地质实体模型的方法进一步的改进，s1中：所述建模软件为revit，使用grasshopper插件根据xy坐标、柱孔类型创建虚拟柱孔；s2中根据地质类型、标高和厚度创建虚拟土层。
18.作为本发明读取柱状图自动生成地质实体模型的方法进一步的改进，s1中：使用numbers by rectangle电池块将xy坐标转换为浮点数格式；使用strings by rectangle电池块将孔号字符数据转换为字符串格式；
19.s2中：
20.使用numbers by rectangle电池块将标高、厚度数字数据转换为浮点数格式；
21.使用strings by rectangle电池块将地质类型编号转换为字符串格式；
22.s3中：
23.使用add earth电池块，根据创建的虚拟柱孔与对应的虚拟土层，往虚拟柱孔中填入虚拟土层；
24.s4中：
25.使用create tk manager电池块，使3个填土柱孔并为一柱孔组，对土层相同的部分，用生成三角形边线的方式进行划分，划分完所有土层后，构拟整个场地；
26.s5中：
27.使用deconstruct tk manager电池块，合并所有按三角形边线划分的柱孔组，构拟整个地质实体模型；
28.s6中：
29.使用query brep by index电池块，对处于同一土层的柱孔组的数据组合，生成对应土层的地质模型，并建立相应的地质类型编号索引，用于调用相应土层的地质模型。
30.针对一种智能设计桩基锚杆的方法这一技术主题来说，具体包括如下步骤：
31.步骤一：使用权利要求1-6任一项基于读取柱状图自动生成地质实体模型的方法，构建地质实体模型；
32.步骤二：地质实体模型由多个分层地质模型组成，在分层地质模型上划分出地下室区域；
33.步骤三：在地下室区域中，根据导入的最小桩长、持力层数据，和排除下方有夹层的区域，批量生成符合要求深度的桩基；
34.步骤四：根据导入的地质数据，抗拔要求数据、入岩要求数据，分别计算出各个桩基的桩长，需要在地下室区域中设锚杆桩基，锚杆桩基包括桩、地下室底板和锚杆，在得到桩数据、导入地下室底板数据后，批量生成对应的锚杆数据，并统计；
35.步骤五：导入锚杆直径计算公式数据，批量调整锚杆直径。
36.作为本发明智能设计桩基锚杆的方法进一步的改进，所述锚杆桩基的形成过程为：由地下室底板上设锚杆，地下室底板上开孔，放入对应的桩，使用千斤顶，利用锚杆提供的反力使千斤顶加压，后将桩压入，再割去锚杆，封闭地下室底板上的孔，则桩与底板和锚杆共同构成锚杆桩基。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为虚拟柱孔坐标数据处理示意图。
39.图2为虚拟柱孔构建流程示意图。
40.图3为虚拟土层构建流程示意图。
41.图4为自动生成的地质实体模型图。
42.图5为分层地质模型示意图。
43.图6为分层地质模型与地下室模型组装示意图。
44.图7为智能设计锚杆的流程示意图。
具体实施方式
45.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.实施例1
47.如图所示，本发明为一种读取柱状图自动生成地质实体模型的方法，在具体实施时，
48.具体包括如下步骤：
49.步骤一：虚拟柱孔建构；
50.首先确认项目所需的孔柱状勘测图，在孔柱状勘测图上运用矩形框选取图纸中含有孔号，xy坐标的部分，使用numbers by rectangle电池块将其转换为可使用的数字数据；或使用strings by rectangle电池块，用矩形框选取图纸中含有字符的部分，将其转换为可使用的字符数据，虚拟柱孔数据库建构完成。
51.步骤二：虚拟土层构建
52.首先确认项目所需的孔柱状勘测图，在孔柱状勘测图上运用矩形框选取图纸中含有地质的类型编号、标高、厚度的部分，使用numbers by rectangle电池块将其转换为可使用的数字数据；或使用strings by rectangle电池块，用矩形框选取图纸中含有字符的部
分，将其转换为可使用的字符数据，虚拟土层数据库建构完成。
53.步骤三：基于虚拟柱孔，虚拟土层构建填土柱孔
54.基于步骤一、二建构的虚拟柱孔、虚拟土层，根据所创建的柱孔与其相对的地质土层参数，往柱孔中填入土层。
55.步骤四：构拟整个场地
56.步骤三建构填土柱孔完成后，依据三个填土柱孔为一组，根据其土层相同地质类型编号生成三角形连线，构拟整个场地完成。
57.步骤五：结构构拟地质实体模型
58.基于步骤四构拟整个场地完成后，运用deconstruct tk manager电池块机构构拟整个地质实体模型，得到地质层中所有柱孔组的数据组合。
59.步骤六：依照柱孔组的数据组合和地质编号，生成地质模型。
60.最后运用query brep by index电池块依照柱孔组的数据组合和地质编号，生成地质模型；同时输入指定的地质类型编号，可自动查询其对应的地质实体模型，方便数据信息的参考与调用。
61.本方法在grasshopper插件中建构了基于虚拟柱孔、虚拟土层数据库及基于数据输入的地质实体自动生成模型，实现模型的快速建构。本发明(1)创建虚拟柱孔所需的信息采集；
62.(2)创建虚拟土层所需的信息采集；(3)根据所创建的柱孔与其相对的地质土层参数，往柱孔中填入土层；(4)依据三个填土柱孔为一组，根据其土层相同地质类型编号生成三角形连线，构拟整个场地；(5)结构构拟地质实体模型；(6)依照柱孔组的数据组合和地质编号，生成地质模型。
63.本发明将实现地质数据组织，模型建构自动化及工作流程一体化与高效化三方面效果：
64.在地质数据组织方面：
65.在进行自动建模之前，对项目所在地基的地质信息进行采集并构建虚拟柱孔、虚拟土层数据库，以保证后期建模过程中地质数据组织。
66.在模型建构自动化方面：
67.基于grasshopper中的python编程模块，基于少量人机互动即可完成整个地质实体模型建构。以数据自动读取代替传统的几何输入建模思路，通过结合编程，即可完成模型的自动化生成，能够帮助用户获得详细可靠的地下地质情况。
68.在工作流程一体化与高效化方面：
69.整个工作流程依据地质信息输入——虚拟柱孔、虚拟土层数据库构建——构建填土柱孔——通过虚拟柱孔管理器构拟整个场地——结构构拟地质实体模型——模型自动生成——输入地质编号，可自动查询其对应的地质实体模型的程序顺序，可全部在grasshopper面板中进行操作，实现工作流程一体化与高效化。
70.本发明提供的一种基于读取柱状图自动生成地质实体模型的方法，通过自动生成地质实体模型，可以直观和方便的查看和利用地质数据资料，将其复杂的内容通过模型方式表达出来，更为清晰易读和便于操作分析。
71.本发明旨在通过grasshopper中的python脚本语言，作为编程平台，软件经二次开
发后，可以建构虚拟柱孔及虚拟土层，能够基于读取柱状图自动生成地质实体模型，克服既有建模方法人工参与量大，效率低的缺陷，突破构建地质实体模型粗糙且缺乏相应地质属性信息的局限，实现基于数据输入的地质实体模型自动建构的目的。
72.实施例2
73.一种智能设计锚杆的方法，具体包括如下步骤：
74.第一步：将地勘单位提供的cad柱状图通过代码转换为excel表格
75.第二步：通过grasshopper读取表格信息，生成分层模型，gh生成的分层模型为多个面，直观性上仍有欠缺，且无法与基坑模型统一在一起。然后利用revit二次开发的功能生成分层地质模型。分层地质模型与地下室模型组装，利用不同颜色代表不同分层，也可查看各分层模型属性，更加直观。
76.第三步：根据最小桩长、入持力层要求、下方不能有夹层等多个条件，自动让桩基达到符合要求的深度，指导施工。
77.第四步：利用二次开发，根据地质情况，根据抗拔要求、入岩要求等自动求得桩长，批量生成满足要求的锚杆，并统计。
78.第五步：利用批量化处理，利用程序自动读取底图元素匹配直径后，根据底板模型和地质模型，给定计算公式，批量生成锚杆；
79.本方法比施工图更能指导施工，现场施工最终参考模型导出的长度进行施工，同时满足技术要求。
80.础与分层地质模型剪切并带有锚杆的模型，比图纸更能指导施工的方式
81.1、锚杆长度更准确；
82.2、直观反映筏板底处于什么土层；
83.3、直接可统计开挖量及锚杆的工程量。
84.比施工图更能指导施工。现场施工最终参考模型导出的长度进行施工，同时满足技术要求。
85.锚杆设计由于体量大，专业多，除建筑专业设计、出图均在revit中完成，其他专业仍有大量需要cad制图的部分，且协同流程也不一致，因此存在很多对图、批量处理模型的工作，因此本发明通过代码，让计算机批量自动处理比如对图、对位、批量扣减、批量生成锚杆、批量生成梯梁梯柱、前后模型改动对比等多种问题，然后人工检查一遍。这样大大提高了效率，减少了人工检查的出错率。
86.有些问题，比如盈建科转过来的柱墩、子筏板与集水井、排水沟的剪切，尤其多个集水井相邻的时候，传统方式十分难以处理，甚至需要通过做无法重复利用的族才能解决，利用编程处理，提高的效率不止一点。
87.再比如，锚杆接近万根，手动放置，要考虑长度、标高、直径，需要非常多的时间，但是程序自动读取底图元素匹配直径后，根据底板模型和地质模型，给定计算公式，就可批量生成。
88.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。