基于可视化仿 真技 术的大型水利水 电工 程 中大体 积混凝 土裂 缝 的机理模 拟与 展示 方法研 究越来 越受 关 注．分析了国内外对裂缝三维建模方法 的研究 ；基 于大体积 混凝 土裂缝统 计数 据 ，利用 NURBS软 件平 台， 对具有复杂大坝条件 和廊道 群的水利工程坝体 结构裂缝 建立 了三维 模型拓 扑关 系．以实现坝体 结构裂缝 虚拟现实 系统 为 目标 ，完成 了大坝裂缝控 制模 拟 、可视 化查询 和综合 分析 等方面 的应 用．最后将 该技术 成 功应用到实际水利 工程 的三维坝体结构裂缝统计 模拟 和可视化 分析 中 ，为裂缝 虚拟现 实可视化 方法在 其 他 工 程 领 域 的应 用 拓 展 提供 参 考 ． 关键词 ：混凝土坝体 ；裂缝 ；虚拟 现实 ；三维可视化 中圈分 类号 ：TV39；TP391．9 文献标识码 ：A 文章编号 ：1002—5634(2013)02—0039—04 自20世 纪初 开始 修建 混凝 土坝 以来 ，裂 缝 问题 始终 存 在 ，甚 至无 坝不 裂 ，已成 为 困扰 大坝建 设 的关 键 问题之 一 … ．为 准确 评 估 危 害性 裂 缝 及 对 裂 缝 进 行后 续处 理 ，确定 裂缝 在坝 体结 构 中 的几 何位 置 、数 据特 点 和对 结构 影 响大小 是裂 缝展 布情 况探 查 的一 个关 键 环节 ．传统 的 工程结 构 裂缝分 析 、解释 和普 查 一 般 局 限于二 维 、静态 的表 达方 式 ，它描 述空 间裂 缝 构造 的 直观性 差 ，不 能充分 揭示 三维 特 征 ，难 以满 足 坝体结构裂缝空间分析的需求． 离 散裂缝 网络模 型通 过展 布于 三维 空 间 中的各 类裂缝片组成 的裂缝网络集团来构建整体的裂缝模 型 ，实现 了对 裂缝 系统 从 几 何 形 态 到其 渗 流 行 为 的 逼 真细致 的有效 描 述 ．刘 尚蔚 等对 多维 多 源 数 据 建立 统 一数 据库 ，用 于 三 维 建模 并 进行 了虚 拟 现 实 模 型转 化 的研 究 ．以上 三 维 裂缝 建 模 和可 视 化 方 法 的研 究 ，主要 是 为 了满足 地球 物理 、矿 业工 程 和油 藏工 程 等地质 模 拟 与辅 助工 程 设 计 需 要 而 展 开 的 ， 但 涉及 水 利工 程混 凝 土大 坝三 维裂 缝建模 方 法研 究 的文 献较 少 ． 鉴 于水 利 工 程 大 坝裂 缝 建 模 和 可视 化 的 需要 ， 笔者应 用 NURBS软 件平 台来 制 作 混凝 土大 坝 及 裂 缝 的三维模 型 ，建 立 具有 复 杂 混 凝 土 大坝 条 件 和 廊道群 的水 利工 程 的三 维模 型拓 扑 关 系 ，并 应 用 虚 拟现 实 (VirtualReality，VR)技 术 来 实 现 混 凝 土 大 坝三 维裂 缝 的虚拟 现实 可视 化系统 ． 1 坝体 混凝 土结构 裂缝 三维 可视化建 模原 理 1．1 坝体 混凝 土 结构裂 缝组 成及 分析 通 常 ，坝体 裂缝 主要 在施 工期 产生 ，由施 工期 温 度荷 载造 成．运 行期 裂缝 主要 是施 工期 微裂缝 扩展 、 结构设 计 不 当 、基 础 变形 、地 震 等 因素 造成 ．裂 缝 是依存 于 坝体 内部 的 ，相 当 于断 层 、夹 层 、节 理 与 裂 隙在 岩体 中充 当结 构 面 构 造 ，坝 体 是被 裂 缝 切 割 的 块 体 (切割 体或 似断 非 断体 )．裂缝 的结 构 由裂 缝 中 心 位置 、缝 长 、缝 宽 、缝深 与裂 缝产状 等参 数确 定 ．坝 体 裂缝 按 产状 和规模 大体 可 以分 为水平 缝 、纵 向缝 、 坝 体上 游 面竖 向裂缝 、坝 顶至廊 道 的裂缝 、贯 穿坝体 的水平 裂缝 等 ．坝顶 平 面至 廊 道 顶 面 的裂 缝 和 贯 穿 坝体 的水平 裂缝 如 图 1所 示 ．

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