基于闵科夫斯基差和优化波前法的二维天然堆石料生成方法及应用

作者：刘新荣; 杜立兵^*; 邓志云; 高国富

来源：岩石力学与工程学报, 2020, 39(09): 1832-1846.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2020.0049

• 岩石力学
• 优化波前法
• 闵科夫斯基差
• 复杂形态
• 堆石料

提出一种新的二维天然堆石料生成方法,该方法生成的二维堆石料模型含有与天然块石形态一致的复杂块石,且同时满足任意块石粒径、倾角、长短轴比分布。首先采用数字图像处理技术,获取大量天然块石的形态信息,建立天然块石的形态库;然后基于碰撞判定中的闵科夫斯基差,实现块石的快速重叠判定和新块石的快速堆叠计算;最后结合高体积率的颗粒优化波前堆叠法,生成最终二维天然堆石料模型。与现有方法相比,新方法生成的块石形态与天然块石形态一致,可以同时考虑任意块石粒径、倾角、长短轴比分布,且生成的堆石料模型具有较高的生成效率和块石堆叠体积率,Matlab环境下常规矩形堆石料堆叠速度>800个/s,堆叠体积率>75%。通过天然堆石料生成案例和3个不同粒径堆石料的UDEC直剪试验模拟,表明提出的新方法可以准确描述二维天然堆石料的块石形态和细观结构特征,从而可以广泛用于二维天然堆石料的力学性能分析。

• 单位
  重庆大学; 土木工程学院