1 激光扫描

        工程实践中，我们经常面对各种形态各异、结构复杂的地质体。传统的地质调查测量方法往往难以满足对精细建模数据的需求，这限制了我们对工程地质体进行准确分析和数值模拟，进而影响了我们对地质体稳定性的判断。然而，在测量领域的不断发展中，三维激光扫描技术已经崭露头角，成为一项引人瞩目的新兴测绘技术。这项技术在多个工程应用领域展现出了令人振奋的技术优势。作为一种获取空间数据的有力手段，三维激光扫描技术可以迅速、高效地将被测对象的表面几何特征转化为点云数据。如图1三维地质扫描模型所示。

        通过这种技术，我们能够更准确地捕捉地质体的细节，包括那些难以通过传统方法获取的微小变化。这不仅为工程分析提供了更丰富的数据基础，也为数值模拟的可靠性提升提供了新的可能性。因此，三维激光扫描技术正在逐渐改变地质工作者的工作方式，为我们提供更为全面和精确的地质信息，从而为工程项目的成功实施提供更坚实的基础，如下图2所示。 

         通过激光扫描生成的.obj文件，往往具有一下缺陷：

1.扫描文件并非实体化模型，可以直接划分网格

2.扫描文件常非目标物件的物件被识别，并且难以避免

3.扫描文件常有漏洞、空洞等未识别区域

4.扫描文件识别区域往往呈非规则图形，几何形态复杂

        综上所属，需要对三维激光扫描结果文件进行二次处理，流程如下图3所示： 

2 犀牛建模与Griddle2.0实体网格建立

         Rhino是美国Robert McNeel & Assoc开发的PC上强大的专业3D造型软件，它可以广泛地应用于三维动画制作、工业制造、科学研究以及机械设计等领域。它能轻易整合3DS MAX 与Softimage的模型功能部分，对要求精细、弹性与复杂的3D NURBS模型，有点石成金的效能。能输出obj、DXF、IGES、STL、3dm等不同格式，并适用于几乎所有3D软件，尤其对增加整个3D工作团队的模型生产力有明显效果，故使用3D MAX、AutoCAD、MAYA、Softimage、Houdini、Lightwave等3D设计人员不可不学习使用。

        Rhino，中文名称犀牛，是一款超强的三维建模工具。不过不要小瞧它，它包含了所有的NURBS建模功能，用它建模感觉非常流畅，所以大家经常用它来建模，然后导出高精度模型给其他三维软件使用。如图4犀牛建模模型示意图所示

      Griddle 2.0是犀牛建模软件Rhino的一个插件，它提供了一个灵活且强大的网格生成工具。网格是由一系列交错的水平线和垂直线组成的二维结构，可以用于创建复杂的曲面、建筑物和其他形状。Griddle 2.0插件允许用户在Rhino中使用各种算法和参数来生成网格，并且可以根据需要进行调整和优化。如图5 Griddle2.0插件示意图所示

GInt——面网格相交器

Gsurf——重新划分面网格

GVol——非结构化体网格生成

GHeal——面网格修复工具

GExtract——面网格抽取工具

GExtend——面网格延伸工具

详情可看本人投稿《Griddle1.0/2.0软件分享》一文（https://www.bilibili.com/read/cv25208005 出处：bilibili）

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3 数值模拟计算

        为了方便导入Flac3d、3dec、Ansys等数值模拟软件精准定位所需区域，并对所需区域精准赋参，需预先在建模过程中对网格进行划分。本文使用犀牛建模软件中的建模分割工具，预先绘制平面切割目标模型，后利用模型分割平面，在模型中生成单一曲面，以达到让软件识别的目的，如图6所示。

      导入模型：首先，将需要划分节理面的三维模型导入犀牛建模软件中。这可以是从地质测绘数据中获取的地质体或其他物体模型。

选择工具：在犀牛建模软件中，选择合适的工具来划分模型的节理面。一般来说，可以使用绘制线条、平面剖分或其他相关工具来创建模型中节理面的标记。

绘制节理面：使用选择的工具在模型表面绘制节理面的标记线。这些标记线可以表示地质体中的裂缝、层理或其他结构性特征。

连接线条：在绘制标记线后，可能需要使用软件中的工具来连接这些线条，形成实际的节理面。这可能涉及到平面的剖分、曲线的连接或其他几何操作。

调整参数：犀牛建模软件通常提供了许多参数来控制模型的几何特征。你可以根据需要调整这些参数，以确保节理面与模型的几何形状相匹配。

预览和验证：在划分节理面完成后，使用软件的预览功能来查看模型的新几何结构。确保划分的节理面符合预期，并且没有出现意外的几何问题。

保存和导出：一旦满意，将划分好的模型保存，并可能将其导出为需要的文件格式，以便在其他软件中继续进行分析、模拟或展示。

       需要注意的是，这只是一个一般性的步骤指南。具体的操作可能因犀牛建模软件的版本、你的模型特点以及工程目的的不同而有所不同。在实际操作中，你可能需要参考犀牛建模软件的用户手册或在线资源，以获取更详细的指导。

        Itasca公司由Charles Fairhurst 院士等-批杰出科学家创立, Charles Fairhurst 是岩石力学学科、和国际岩石力学学会创始人之一,被业界誉为岩石力学之父。技术团队中超过50%的员工获得博士学位,包括-批杰出的世界级专家,专家团队目前在全球4个国家获得5席院士席位，历任国际岩石力学学会主席-届、副主席两届。

       Itasca系列软件岩土工程专业软件,包括FLAC2D、FLAC3D、UDEC、3DEC、PFC2D、和PFC3D，这些程序的共同特点如下：

        针对岩土体问题开发、但不限于岩土体问题 可以解决大变形、甚至几何形态破坏问题 可以追踪记录破坏过程 多种岩土本构 地质结构面模拟 真时间历程动力模拟 地下水模拟 内置外接程序语言满足用户特定要求

FLAC2D/FLAC3D 岩土体工程高级连续介质力学分析软件

UDEC/3DEC 高级非连续力学分析软件

PFC2D/PFC3D 为类岩土材料和粒状系统设计的2D/3D微观力学离散元分析软件

本文已导入3DEC软件为例子示意，详情参考图7所示：

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