本發(fā)明屬于尾礦壩潰壩的應(yīng)急管理領(lǐng)域，基于預(yù)期戰(zhàn)略風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)例化研究，從而實(shí)現(xiàn)對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行深入剖析的應(yīng)急準(zhǔn)備方案，提出一種尾礦壩管涌破壞情景構(gòu)建系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

我國是礦業(yè)大國，礦業(yè)經(jīng)濟(jì)在國民經(jīng)濟(jì)中占有相當(dāng)重要的比例，隨之而來的是尾礦壩數(shù)量不斷增加。由于尾礦料復(fù)雜的工程力學(xué)特性及特殊的構(gòu)筑和運(yùn)行方式，尾礦壩具有比水庫大壩更高的潰壩風(fēng)險(xiǎn)。而且尾礦壩一旦潰決，其造成的危害是空前的，管涌是尾礦壩潰決的一種主要滲透破壞形式，由于管涌而造成的尾礦壩潰壩事故占總事故相當(dāng)大的比例。

傳統(tǒng)“預(yù)測－應(yīng)對”的方式在尾礦壩潰決事故應(yīng)對中顯得能力不足，它是在非常規(guī)突發(fā)事件發(fā)生前，就對其發(fā)生及發(fā)展進(jìn)行預(yù)警預(yù)測，但由于很難對這一預(yù)警預(yù)測的準(zhǔn)確性、及時性進(jìn)行保證，暴露出我國安全生產(chǎn)領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)管控能力仍然處于較低水平，同時也暴露出我國應(yīng)對特別重大生產(chǎn)安全事故的應(yīng)急準(zhǔn)備能力欠缺。合理的開展情景構(gòu)建有利于加強(qiáng)應(yīng)急管理，有效應(yīng)對重大突發(fā)事件。針對由于管涌引起的尾礦壩潰壩這一重大突發(fā)事件，預(yù)先開展情景構(gòu)建，為尾礦壩管涌做出及時應(yīng)急措施具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對傳統(tǒng)的“預(yù)測－應(yīng)對”方式在尾礦壩事故應(yīng)對中預(yù)警預(yù)測的準(zhǔn)確性、及時性難以保證等缺陷，提出一種尾礦壩管涌破壞情景構(gòu)建系統(tǒng)及其方法，在管涌導(dǎo)致的尾礦壩潰壩事故發(fā)生前對事故進(jìn)行情景構(gòu)建，將定量與定性分析法相結(jié)合以解決突發(fā)的重特大安全事故。

本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種尾礦壩管涌破壞情景構(gòu)建系統(tǒng)，包括用以獲取尾礦壩滲流穩(wěn)定性信息的實(shí)時基礎(chǔ)系統(tǒng)、對尾礦壩管涌過程進(jìn)行可視化處理的可視化系統(tǒng)以及專家信息庫；所述實(shí)時基礎(chǔ)系統(tǒng)包括在線監(jiān)測模塊、浸潤線求算模塊、勘查信息輸入模塊、尾礦壩穩(wěn)定性分析模塊以及穩(wěn)定性評價模塊；所述在線監(jiān)測模塊用于獲得實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)包括壩體水平位移及豎向位移、庫水位、干灘長度、安全超高、降雨量、庫區(qū)影像；浸潤線求算模塊用以計(jì)算尾礦壩的浸潤線埋深，浸潤線求算模塊和勘查信息輸入模塊將獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿驳V壩穩(wěn)定性分析模塊，勘查信息輸入模塊獲得的勘查信息包括尾礦壩的壩型、尾礦壩的坡度、干灘長度、壩高、壩寬、泊松比、密度、內(nèi)摩擦角、粘聚力、彈性模量，以獲取尾礦壩滲流穩(wěn)定性分析模型，在該模型的基礎(chǔ)上通過穩(wěn)定性評價模塊，結(jié)合專家信息庫，綜合評價尾礦壩滲流穩(wěn)定性，獲取滲流穩(wěn)定性信息；

所述可視化系統(tǒng)包括管涌破壞機(jī)理模塊、管涌判定模塊、管涌過程分析模塊以及動畫制作模塊，所述管涌破壞機(jī)理模塊用以分析尾礦壩破壞原因和機(jī)理信息，與滲流穩(wěn)定性信息傳輸至管涌判定模塊，結(jié)合專家信息庫判斷管涌發(fā)生與否，管涌過程分析模塊用以分析尾礦壩管涌破壞過程，動畫制作模塊將尾礦壩潰壩過程進(jìn)行可視化處理，然后以動畫形式展示出來。

進(jìn)一步的，所述尾礦壩穩(wěn)定性分析模塊基于瑞典條分法分析尾礦壩滲流穩(wěn)定性，計(jì)算得出尾礦壩的穩(wěn)定安全系數(shù)。

進(jìn)一步的，所述管涌判定模塊根據(jù)砂的不均勻系數(shù)cu和級配來判定尾礦砂的抗管涌安全性，判斷條件為：當(dāng)d85/d15≤5,不會發(fā)生管涌，反之發(fā)生管涌；其中，d15與d85分別表示小于某粒徑的土粒重量累計(jì)百分?jǐn)?shù)為15％和85％時相應(yīng)的粒徑。

進(jìn)一步的，所述管涌判定模塊根據(jù)康特拉契夫公式判定尾礦砂的抗管涌安全性，判斷條件為：當(dāng)i<icr時，尾礦壩不會發(fā)生管涌破壞，反之發(fā)生管涌；其中，i為尾礦壩溢水處水力坡降，icr為管涌破壞的臨界水力坡降。

本發(fā)明另外還提出一種尾礦壩管涌破壞情景構(gòu)建方法，包括以下步驟：

步驟s1、數(shù)據(jù)采集和篩選：通過在線監(jiān)測模塊和勘查信息輸入模塊實(shí)現(xiàn)，并將影響尾礦壩管涌破壞的因素進(jìn)行劃分，剔除明顯錯誤的數(shù)據(jù)；

步驟s2、輸入、檢查數(shù)據(jù)：將篩選后的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，與正常運(yùn)營數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，將波動幅度在±5％之內(nèi)的數(shù)據(jù)視為正常數(shù)據(jù)，否則視為異常數(shù)據(jù)；

步驟s3、分析處理數(shù)據(jù)：由于并不是所有的異常數(shù)據(jù)都是尾礦壩管涌破壞的誘因，基于尾礦壩管涌破壞的研究分析，將與管涌破壞過程無關(guān)的異常數(shù)據(jù)剔除，得到一系列影響尾礦壩管涌破壞的數(shù)據(jù)單元；

步驟s4、計(jì)算浸潤線方程：根據(jù)浸潤線求算模塊，根據(jù)輸入的尾礦壩監(jiān)測信息與影響管涌破壞的異常數(shù)據(jù)，利用水力學(xué)法計(jì)算此時的尾礦壩浸潤線高度；根據(jù)篩選、檢查后的數(shù)據(jù)進(jìn)行浸潤線高度求算，避免了繁雜無用的計(jì)算過程，減小了計(jì)算量，提高了計(jì)算速度；

步驟s5、尾礦壩穩(wěn)定性計(jì)算：基于尾礦壩穩(wěn)定性分析模塊，利用瑞典條分法分析其穩(wěn)定性，并借助專家信息庫，綜合評價尾礦壩的穩(wěn)定狀況；若尾礦壩穩(wěn)定，則直接輸出尾礦壩穩(wěn)定的結(jié)果，若不穩(wěn)定，則執(zhí)行步驟s6，對管涌判定；

步驟s6、管涌判定：根據(jù)管涌發(fā)生的條件及特點(diǎn)、借助專家信息庫判斷管涌是否發(fā)生，若管涌沒有發(fā)生，則直接輸出尾礦壩滲透破壞但未發(fā)生管涌的結(jié)果，若管涌發(fā)生，則執(zhí)行步驟s7；

步驟s7、情景構(gòu)建、動畫制作：若管涌發(fā)生，則結(jié)合尾礦壩階段分析，對尾礦壩進(jìn)行建模并利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬尾礦壩管涌破壞的過程，獲取并利用破壞數(shù)據(jù)進(jìn)行情景構(gòu)建動畫制作，輸出動畫結(jié)果。

進(jìn)一步的，所述步驟s7中，動畫制作步驟具體如下：

步驟s71、構(gòu)建尾礦壩管涌破壞基本模型；

步驟s72、動畫場景制作；

步驟s73、施加影響因素；

步驟s74、尾礦壩管涌過程取圖；

步驟s75、尾礦壩管涌破壞過程制作。

進(jìn)一步的，所述步驟s71中，尾礦壩建模過程如下：

(1)模型框架的構(gòu)建：根據(jù)輸入的尾礦壩尺寸數(shù)據(jù)，建立尾礦壩基本框架，所述尺寸數(shù)據(jù)包括壩高、壩坡、壩寬及庫水位高度；

(2)模型材質(zhì)的填充：基于輸入的尾礦砂的物理力學(xué)參數(shù)，將尾礦砂這一材質(zhì)填充到尾礦壩模型框架中，根據(jù)尾礦砂的粒徑范圍分層填充到模型中，使尾礦砂在尾礦壩中呈現(xiàn)從上到下由粗變細(xì)的分布；尾礦壩包括初期壩和堆積壩，初期壩與堆積壩中尾礦砂的物理力學(xué)參數(shù)有所不同，則分別填充；根據(jù)計(jì)算得到的浸潤線高度，在尾礦壩模型框架中添加浸潤線的高度信息；

(3)裂縫單元的輸入：添加尾礦壩裂縫單元，將隨機(jī)分布的裂紋圖像的坐標(biāo)應(yīng)用于尾礦壩，與尾礦壩平面進(jìn)行匹配，依次模擬尾礦壩內(nèi)部天然存在的空隙、孔隙和裂隙。

進(jìn)一步的，所述步驟s72中，基于3dmax進(jìn)行動畫場景制作，具體過程如下：

(1)布置攝影機(jī)：在命令面板中單擊目標(biāo)攝影機(jī)面板,從而在頂視圖中建立目標(biāo)攝影機(jī),調(diào)節(jié)目標(biāo)攝影機(jī)使其成透視角度察看，從透視圖中視圖菜單選擇目標(biāo)攝影機(jī)視圖,適當(dāng)調(diào)整目標(biāo)攝影機(jī),使其攝影機(jī)鏡頭為35mm,以確定視圖角度；

(2)設(shè)置燈光：在命令面板中選擇燈光面板,在頂視圖中尾礦壩的正前方建立一個泛光燈,在前視圖中抬高泛光燈,使光線由前上方照下,再進(jìn)入修改命令面板,調(diào)節(jié)光線的顏色為純白色，選擇攝影機(jī)視圖,進(jìn)行渲染觀看光強(qiáng)弱,并反復(fù)調(diào)節(jié)泛光燈的強(qiáng)度,直到滿意為止，之后,在頂視圖中尾礦壩的后方再建立一個泛光燈,調(diào)弱泛光燈的強(qiáng)度,把尾礦壩陰暗面照亮；

(3)選擇背景：在渲染下拉菜單中選擇環(huán)境選項(xiàng),在彈出的顏色控制面板中選擇淺灰色為動畫背景。

進(jìn)一步的，所述步驟s7中，尾礦壩階段分析包括滲流穩(wěn)定階段、尾礦壩局部破壞階段和堆積壩表面滲透破壞直至壩體整體失穩(wěn)階段。

進(jìn)一步的，所述步驟s74中，尾礦壩管涌過程取圖包括以下步驟：

(1)在滲流穩(wěn)定階段：對建立的模型施加應(yīng)力場和滲流場，荷載和滲透力取尾礦壩正常工作承載力，以保證尾礦壩處于滲流穩(wěn)定狀態(tài)，然后對模型的發(fā)展變化選取關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行截圖，用以制作動畫；

(2)在尾礦壩局部破壞階段勻速增大模型參數(shù)中的水力梯度，模型數(shù)據(jù)將發(fā)生變化，尾礦壩浸潤線高度提高，堆積壩表面無鼓起、裂紋、滲水等異常狀況，但壩內(nèi)局部軟弱部位已經(jīng)形成管涌通道，發(fā)生管涌破壞，初期壩壩底有細(xì)砂流出，滲出水流變渾濁、流量變大且流速變快，選取關(guān)鍵點(diǎn)截圖；

(3)在堆積壩表面滲透破壞直至壩體整體失穩(wěn)階段：隨著水利梯度的增大，模型在堆積壩上出現(xiàn)管涌口，并持續(xù)變大，管涌口周圍不斷有裂縫產(chǎn)生，管涌通道不斷向上游擴(kuò)展、延伸、連通，最終發(fā)展至上游，貫通上下游，尾礦壩壩基失穩(wěn)，發(fā)生整體失穩(wěn)破壞，壩體被沖毀，選取關(guān)鍵點(diǎn)截圖。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

本發(fā)明所述的尾礦壩管涌破壞的情景構(gòu)建系統(tǒng)及其方法，在數(shù)據(jù)提取、處理、建模到動畫制作這整個過程中，該系統(tǒng)中的各個模塊協(xié)調(diào)作用，處理效率極高；該系統(tǒng)采用可視化技術(shù)，使災(zāi)害后果的呈現(xiàn)形象直觀，即便是非本專業(yè)的人員也能對尾礦壩管涌破壞的過程進(jìn)行細(xì)致詳細(xì)的了解；

在系統(tǒng)研究尾礦壩管涌破壞的原因、機(jī)理和過程的基礎(chǔ)上，基于尾礦壩潰壩事故頻繁發(fā)生這一現(xiàn)實(shí)背景，借助在線監(jiān)測系統(tǒng)，構(gòu)建尾礦壩管涌破壞的情景構(gòu)建系統(tǒng)，準(zhǔn)確模擬尾礦壩管涌破壞的全過程并采集破壞數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行處理從而反向逆推出尾礦壩的實(shí)際工作參數(shù)，然后便能對尾礦壩管理部門提出針對性意見，從而對既有尾礦庫管理應(yīng)急體系開展“壓力測試”，進(jìn)而查漏補(bǔ)缺，優(yōu)化應(yīng)對策略，完善預(yù)案，強(qiáng)化準(zhǔn)備，將定量與定性分析法相結(jié)合有效解決突發(fā)的重特大安全事故。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所述方法流程圖；

圖3為圖2中動畫制作流程圖。

具體實(shí)施方式

為了能夠更加清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

實(shí)施例1，參考圖1，本實(shí)施例提出一種尾礦壩管涌破壞情景構(gòu)建系統(tǒng)，包括用以獲取尾礦壩滲流穩(wěn)定性信息的實(shí)時基礎(chǔ)系統(tǒng)、對尾礦壩管涌過程進(jìn)行可視化處理的可視化系統(tǒng)以及專家信息庫；所述實(shí)時基礎(chǔ)系統(tǒng)包括在線監(jiān)測模塊、浸潤線求算模塊、勘查信息輸入模塊、尾礦壩穩(wěn)定性分析模塊以及穩(wěn)定性評價模塊；所述在線監(jiān)測模塊用于獲得實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)包括壩體水平位移及豎向位移、庫水位、干灘長度、安全超高、降雨量、庫區(qū)影像；浸潤線求算模塊用以計(jì)算尾礦壩的浸潤線埋深，浸潤線求算模塊和勘查信息輸入模塊將獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿驳V壩穩(wěn)定性分析模塊，勘查信息輸入模塊獲得的勘查信息包括尾礦壩的壩型、尾礦壩的坡度、干灘長度、壩高、壩寬、泊松比、密度、內(nèi)摩擦角、粘聚力、彈性模量，以獲取尾礦壩滲流穩(wěn)定性分析模型，在該模型的基礎(chǔ)上通過穩(wěn)定性評價模塊，結(jié)合專家信息庫，綜合評價尾礦壩滲流穩(wěn)定性，獲取滲流穩(wěn)定性信息；所述可視化系統(tǒng)包括管涌破壞機(jī)理模塊、管涌判定模塊、管涌過程分析模塊以及動畫制作模塊，所述管涌破壞機(jī)理模塊用以分析尾礦壩破壞原因和機(jī)理信息，與滲流穩(wěn)定性信息傳輸至管涌判定模塊，結(jié)合專家信息庫判斷管涌發(fā)生與否，管涌過程分析模塊用以分析尾礦壩管涌破壞過程，將尾礦壩管涌破壞過程劃分為3個階段，動畫制作模塊將尾礦壩潰壩過程進(jìn)行可視化處理，然后以動畫形式展示出來。

本實(shí)施例中，所述尾礦壩穩(wěn)定性分析模塊基于瑞典條分法分析尾礦壩滲流穩(wěn)定性，計(jì)算得出尾礦壩的穩(wěn)定安全系數(shù)，所述尾礦壩穩(wěn)定性評價模塊，根據(jù)求得的尾礦壩穩(wěn)定安全系數(shù)，對照國家制定的安全標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合專家信息庫評價尾礦壩穩(wěn)定性，所述可視化系統(tǒng)是在綜合研究尾礦壩管涌破壞原因機(jī)理的基礎(chǔ)上，建模并采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在尾礦壩發(fā)生管涌破壞前，精確模擬事故發(fā)生的過程以獲取破壞數(shù)據(jù)信息，以此制作破壞動畫，警示世人。

管涌破壞是尾礦壩滲流破壞的其中一種模式，因此需要根據(jù)管涌的發(fā)生條件及特點(diǎn)判斷管涌的發(fā)生。本實(shí)施例提出兩種判斷方法：

①工程經(jīng)驗(yàn)法：工程中也用砂的不均勻系數(shù)cu和級配來判別尾礦砂的抗管涌安全性，在砂的級配曲線中，用d15與d85分別表示小于某粒徑的土粒重量累計(jì)百分?jǐn)?shù)為15％和85％時相應(yīng)的粒徑，如果d85/d15≤5,則不會發(fā)生管涌。

②理論方法：一般情況下認(rèn)為發(fā)生管涌破壞的臨界水力坡度為康特拉契夫公式：壩體溢水處水力坡降i可以進(jìn)行計(jì)算，其中，m為坡度系數(shù)，求得某尾礦壩的水力坡降i后與管涌破壞的臨界水力坡降icr比較，當(dāng)i<icr時，尾礦壩不會發(fā)生管涌破壞。

尾礦壩管涌破壞是一個持續(xù)性過程，因此需要進(jìn)行時間軸壓縮，理論上加快破壞過程，并將尾礦壩致災(zāi)因素作用效果放大，使之能導(dǎo)致壩體管涌潰壩，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行后續(xù)工作，故而可增加放大模塊；本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)眾多，相應(yīng)的異常數(shù)據(jù)的檢查與處理工作十分復(fù)雜，從獲取的原始數(shù)據(jù)中通過篩選，并借助專家信息庫，實(shí)現(xiàn)了大量無用數(shù)據(jù)的剔除，加快了處理速度。

實(shí)施例2，本實(shí)施例提出一種基于實(shí)施例1所述系統(tǒng)的尾礦壩管涌破壞情構(gòu)建方法。參考圖2，包括以下步驟：

步驟s1、數(shù)據(jù)采集和篩選：通過在線監(jiān)測模塊和勘查信息輸入模塊實(shí)現(xiàn)，并將影響尾礦壩管涌破壞的因素進(jìn)行劃分，剔除明顯錯誤的數(shù)據(jù)；

可視化還原的首要步驟是信息的采集和篩選，信息源分為動態(tài)信息源和靜態(tài)信息源，動態(tài)信息源指的是在尾礦壩潰壩事故過程中不斷改變從而影響潰壩過程的因素，包括水的滲流速度、尾礦砂的密實(shí)度、浸潤線高度、庫水位高度、降雨、地震；靜態(tài)信息源指在尾礦壩潰壩事故過程中基本保持相對不變的因素，包括尾礦壩的壩型、尾礦壩的坡度、干灘長度、壩高、壩寬、泊松比、密度、內(nèi)摩擦角、粘聚力、彈性模量；

步驟s2、輸入、檢查數(shù)據(jù)：將篩選后的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，與正常運(yùn)營數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，將撥動幅度在±5％之內(nèi)的數(shù)據(jù)視為正常數(shù)據(jù)，否則視為異常數(shù)據(jù)；

步驟s3、分析處理數(shù)據(jù)：由于并不是所有的異常數(shù)據(jù)都是尾礦壩管涌破壞的誘因，基于尾礦壩管涌破壞的研究分析，將與管涌破壞過程無關(guān)的異常數(shù)據(jù)剔除，得到一系列影響尾礦壩管涌破壞的數(shù)據(jù)單元；將影響尾礦壩管涌破壞的各個因素仔細(xì)劃分，分清主要因素和次要因素。主要因素包括：水的滲流速度、尾礦砂的密實(shí)度、浸潤線高度、庫水位高度、降雨、地震、尾礦壩的壩型、尾礦壩的坡度、干灘長度。次要因素包括：壩高、壩寬、泊松比、密度、內(nèi)摩擦角、粘聚力、彈性模量。

步驟s4、計(jì)算浸潤線方程：根據(jù)浸潤線求算模塊，根據(jù)輸入的尾礦壩監(jiān)測信息與影響管涌破壞的異常數(shù)據(jù)，利用水力學(xué)法計(jì)算此時的尾礦壩浸潤線高度；根據(jù)篩選、檢查后的數(shù)據(jù)進(jìn)行浸潤線高度求算，避免了繁雜無用的計(jì)算過程，減小了計(jì)算量，提高了計(jì)算速度；

步驟s5、尾礦壩穩(wěn)定性計(jì)算：基于尾礦壩穩(wěn)定性分析模塊，利用瑞典條分法分析其穩(wěn)定性，并借助專家信息庫，綜合評價尾礦壩的穩(wěn)定狀況；若尾礦壩穩(wěn)定，則直接輸出尾礦壩穩(wěn)定的結(jié)果，若不穩(wěn)定，則執(zhí)行步驟s6，對管涌判定；

步驟s6、管涌判定：根據(jù)管涌發(fā)生的條件及特點(diǎn)、借助專家信息庫判斷管涌是否發(fā)生，若管涌沒有發(fā)生，則直接輸出尾礦壩滲透破壞但未發(fā)生管涌的結(jié)果，若管涌發(fā)生，則執(zhí)行步驟s7；

步驟s7、情景構(gòu)建、動畫制作：若管涌發(fā)生，則結(jié)合尾礦壩階段分析，對尾礦壩進(jìn)行建模并利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬尾礦壩管涌破壞的過程，獲取并利用破壞數(shù)據(jù)進(jìn)行情景構(gòu)建動畫制作，輸出動畫結(jié)果。

本實(shí)施例中，情景構(gòu)建以3dmax為例進(jìn)行介紹，如圖3所示，所述步驟s7中，動畫制作步驟具體如下：

步驟s71、構(gòu)建尾礦壩管涌破壞基本模型；

步驟s72、動畫場景制作；

步驟s73、施加影響因素；

步驟s74、尾礦壩管涌過程取圖；

步驟s75、尾礦壩管涌破壞過程制作。

所述步驟s71中，尾礦壩建模過程如下：

(1)模型框架的構(gòu)建：根據(jù)輸入的尾礦壩尺寸數(shù)據(jù)，建立尾礦壩基本框架，所述尺寸數(shù)據(jù)包括壩高、壩坡、壩寬及庫水位高度；創(chuàng)建命令面板、幾何命令面板上標(biāo)準(zhǔn)幾何體下拉菜單中不同的幾何體創(chuàng)建按鈕和合成創(chuàng)建物體按鈕；修改命令面板中的編輯修改命令以及合成命令面板中布爾運(yùn)算按鈕等；根據(jù)壩高、壩坡、壩寬按照一定比例直接完成尾礦壩管涌破壞基本模型的構(gòu)建。

(2)模型材質(zhì)的填充：為了模擬尾礦壩實(shí)際情況，需對尾礦壩材料進(jìn)行分層填充，因此需要構(gòu)建不同材質(zhì)及不同粒徑的尾礦砂單元，然后按次序依次分層填充。

具體的，首先進(jìn)行材質(zhì)編輯的運(yùn)算，通過該過程給對象賦予材質(zhì),使其獲得與現(xiàn)實(shí)情況相同的質(zhì)感效果。具體步驟為：打開材質(zhì)編輯器，選擇材質(zhì)球，打開圖類型面板，選擇位圖類型，再選擇尾礦砂材質(zhì)圖，勾選指定的材質(zhì)，并將其分別賦予初期壩和堆積壩，該部分由單元集成程序來完成，將各個部分分別進(jìn)行集成化處理，進(jìn)一步處理圖像數(shù)據(jù)，即在數(shù)據(jù)中添加深度的設(shè)置，使其成為一個參數(shù)化數(shù)據(jù)模型，并將其整合為尾礦壩類型的壩體模型。

基于輸入的尾礦砂的物理力學(xué)參數(shù)，將尾礦砂這一材質(zhì)填充到尾礦壩模型框架中，根據(jù)尾礦砂的粒徑范圍分層填充到模型中，使尾礦砂在尾礦壩中呈現(xiàn)從上到下由粗變細(xì)的分布；尾礦壩包括初期壩和堆積壩，初期壩與堆積壩中尾礦砂的物理力學(xué)參數(shù)有所不同，則分別填充；根據(jù)計(jì)算得到的浸潤線高度，在尾礦壩模型框架中添加浸潤線的高度信息，添加水單元。

(3)裂縫單元的輸入：添加尾礦壩裂縫單元，模擬尾礦壩實(shí)際情況，配合使用材質(zhì)編輯程序與一個圖像坐標(biāo)的修改程序，將隨機(jī)分布的裂紋圖像的坐標(biāo)應(yīng)用于尾礦壩各層，與尾礦壩平面進(jìn)行匹配，讓裂紋圖像尤其是一些細(xì)節(jié)的裂紋能夠映射出來，并且還能以其原始的尺寸按一定的比例精準(zhǔn)的投影到平面上。依次模擬尾礦壩內(nèi)部天然存在的空隙、孔隙和裂隙。

步驟s72中，動畫場景的具體過程如下：

(1)布置攝影機(jī)：在命令面板中單擊目標(biāo)攝影機(jī)面板,從而在頂視圖中建立目標(biāo)攝影機(jī),調(diào)節(jié)目標(biāo)攝影機(jī)使其成透視角度察看，從透視圖中視圖菜單選擇目標(biāo)攝影機(jī)視圖,適當(dāng)調(diào)整目標(biāo)攝影機(jī),使其攝影機(jī)鏡頭為35mm,以確定視圖角度；

(2)設(shè)置燈光：在命令面板中選擇燈光面板,在頂視圖中尾礦壩的正前方建立一個泛光燈,在前視圖中抬高泛光燈,使光線由前上方照下,再進(jìn)入修改命令面板,調(diào)節(jié)光線的顏色為純白色，選擇攝影機(jī)視圖,進(jìn)行渲染觀看光強(qiáng)弱,并反復(fù)調(diào)節(jié)泛光燈的強(qiáng)度,直到滿意為止，之后,在頂視圖中尾礦壩的后方再建立一個泛光燈,調(diào)弱泛光燈的強(qiáng)度,把尾礦壩陰暗面照亮；

(3)選擇背景：在渲染下拉菜單中選擇環(huán)境選項(xiàng),在彈出的顏色控制面板中選擇淺灰色為動畫背景。

分析研究尾礦壩管涌破壞過程，將該過程分為三個階段，即滲流穩(wěn)定階段、尾礦壩局部破壞階段和堆積壩表面滲透破壞直至壩體整體失穩(wěn)階段，步驟s74中，尾礦壩管涌過程取圖包括以下步驟：

(1)在滲流穩(wěn)定階段：對建立的模型施加應(yīng)力場和滲流場，荷載和滲透力取尾礦壩正常工作承載力，以保證尾礦壩處于滲流穩(wěn)定狀態(tài)，然后對模型的發(fā)展變化選取關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行截圖，用以制作動畫；

(2)在尾礦壩局部破壞階段勻速增大模型參數(shù)中的水力梯度，模型數(shù)據(jù)將發(fā)生變化，尾礦壩浸潤線高度提高，堆積壩表面無鼓起、裂紋、滲水等異常狀況，但壩內(nèi)局部軟弱部位已經(jīng)形成管涌通道，發(fā)生管涌破壞，初期壩壩底有細(xì)砂流出，滲出水流變渾濁、流量變大且流速變快，選取關(guān)鍵點(diǎn)截圖制作動畫；

(3)在堆積壩表面滲透破壞直至壩體整體失穩(wěn)階段：隨著水利梯度的增大，模型在堆積壩上出現(xiàn)管涌口，并持續(xù)變大，管涌口周圍不斷有裂縫產(chǎn)生，管涌通道不斷向上游擴(kuò)展、延伸、連通，最終發(fā)展至上游，貫通上下游，尾礦壩壩基失穩(wěn)，發(fā)生整體失穩(wěn)破壞，壩體被沖毀，選取關(guān)鍵點(diǎn)截圖制作動畫。

步驟s75中，尾礦壩破壞過程制作時：首先通過時間控制按鈕,選擇電視標(biāo)準(zhǔn)制式,在時間顯示模式中選擇當(dāng)前幀數(shù)標(biāo)記時間。在播放控制面板中選擇實(shí)時選項(xiàng),在動畫開始時間處輸入0，長度處輸入300，作為本動畫的最長幀數(shù),結(jié)束時間輸入300,在步幅中勾取選中對象；然后將動畫幀數(shù)拖至0幀，將尾礦壩穩(wěn)定階段的截圖插入，之后將選取的3個階段的各個圖片一幀一幀、依次插入時間軸，注意關(guān)鍵幀的處置；點(diǎn)擊渲染場景按鈕,在輸出時間中選擇范圍為0～300幀,在輸出尺寸上選擇分辨率為800×600，單擊輸出文件按鈕,在文件類型的下拉菜單中選擇文件格式，選擇攝影機(jī)視圖并渲染即完成尾礦壩管涌破壞情景構(gòu)建。

本實(shí)施例中，尾礦壩模型根據(jù)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行構(gòu)建時，初期壩與堆積壩的建模方式有差別，尾礦壩中尾礦砂的分布有明顯分層現(xiàn)象，本發(fā)明根據(jù)尾礦砂的粒徑分布范圍分層填充到模型中，使尾礦砂在尾礦壩中呈現(xiàn)從上到下由粗變細(xì)的分布，實(shí)現(xiàn)了尾礦壩模型的精確構(gòu)建。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。