坝体及工程边坡安全性评价软件的设计与实现

论文摘要

本课题研究是在国内外已有边坡稳定理论的基础上,针对边坡工程特点,应用工程地质、岩土力学、计算数学、微机CAD 图形学以及数据库等领域的专业理论和方法,开发形成一套具有较高实用价值的坝体及工程边坡安全性评价软件Slope。软件在总体设计上充分体现实用性原则。在系统研究和开发过程中,始终坚持软件工程一般原理,体现了系统开发思想。采用了现代程序设计技术和方法,并尽可能跟踪当前计算机发展的流行趋势,使系统具有较为良好的用户界面和较为完善的计算分析功能。系统的核心计算分析模块采用以FORTRAN 作底层设计语言的程序,确保了工程软件应用结果的可靠性、稳定性和准确性,节省了开发时间,但从验算过程到程序设计对原有的Sarma 法进行了改进,能够很好地解决岩体极限平衡的计算问题,改造原计算程序依赖的数据文件输入方式为窗口界面输入;同时为增强代码的相互独立性、系统的可维护和可扩充性,整个系统的开发尽可能采用面向对象的软件设计思想和支持这一思想的Visual C++编程语言,初步引入了高性能图形处理系统OpenGL 来绘制三维表面图和等值线图。通过与AutoCAD 的相互通信最终实现了软件的可视化,完成了对边坡工程几何模型的显示。此外,对增强CAD 应用程序的界面功能、数据库技术、动态链接库技术、基于OpenGL 的三维仿真问题、Visual C++、FORTRAN 等编程语言以及与AutoCAD 和OpenGL 等软件的相互调用问题也作了尝试性探索。论文选题紧密结合生产实际,对于一些关键性技术的运用做了进一步研究和探索,有一定的技术难度和工作量,能体现综合运用科学理论、方法和技术手段解决工程实际问题的能力。虽然与国内外同类软件相比该成果并不具有太多的技术优势,但具有较强的使用价值,能有效降低劳动强度,提高生产效率,对提高数据的准确性和评价结论的科学性,有效减少决策失误具有较高应用价值及现实意义。这是课题研究的关键。因此从这层意义上讲,创新点在于创造性地将计算机技术与岩土工程专业技术相结合,在于从实际应用需求出发而开展的研究和实践性探索。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本人所完成的工作
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 坝体及工程边坡稳定性分析软件的开发模式及方法
• 2.1 软件开发模式
• 2.1.1 瀑布式模型基本概念
• 2.1.2 瀑布模型基本结构
• 2.2 瀑布模型常用技术
• 2.2.1 分析、设计、编码技术
• 2.2.2 可视化开发方法
• 2.3 本系统的分析设计方法
• 2.4 研制步骤与方法
• 2.4.1 系统计划时期
• 2.4.2 系统开发时期
• 2.4.3 系统初步应用时期
• 第三章 坝体及工程边坡稳定性分析软件的概要设计
• 3.1 系统需求分析
• 3.1.1 可靠性和准确性问题
• 3.1.2 三维空间的可视化仿真问题
• 3.1.3 基于Windows 的界面设计问题
• 3.1.4 函数调用和扩充接口问题
• 3.2 系统的总体目标
• 3.2.1 系统开发目标
• 3.2.2 设计内容
• 3.2.3 软件功能
• 3.2.4 设计原则
• 3.3 总体设计方案
• 3.3.1 系统结构
• 3.3.2 程序框架
• 3.3.3 功能模块划分
• 3.3.4 数据库设计
• 3.3.5 数据模型及处理
• 3.3.6 开发环境与平台的选择
• 3.3.7 硬件指标
• 第四章 坝体及边坡工程技术理论模型及算法
• 4.1 BISHOP 法的分析原理及算法
• 4.1.1 对给定滑弧圆心寻找最危险的滑弧半径
• 4.1.2 计算不同滑弧圆心的最危险滑弧
• 4.1.3 程序框图
• 4.1.4 部分源代码
• 4.2 SARMA 法的分析原理及算法
• 4.2.1 Sarma 法的计算原理
• 4.2.2 Sarma 验算原理
• 4.2.3 Sarma 法斜条分法源程序（EMU）
• 4.3 基于破坏概率的滑坡稳定性分析与算法
• 4.1.1 概率法的基本原理
• 4.1.2 Monte-carlo 状态函数
• 4.1.3 安全系数Fs 的计算
• 4.1.4 数值模拟
• 4.1.5 程序设计
• 4.4 基于边坡的有限元与可靠性分析与算法
• 4.4.1 可靠度计算方法
• 4.4.2 相关变量的处理
• 4.4.3 有限元与可靠度计算相结合
• 第五章 坝体及工程边坡稳定性分析软件的实现
• 5.1 图形用户界面的开发
• 5.2 稳定及渗流有限元分析前处理程序的开发
• 5.3 稳定及渗流有限元分析后处理程序的开发
• 5.4 计算分析程序的开发
• 5.4.1 极限平衡分析程序的开发
• 5.4.2 可靠性计算分析模块开发
• 5.4.3 对FORTRAN 程序调用问题的解决
• 5.5 帮助系统的开发
• 5.6 工程设计图的处理
• 第六章 坝体及工程边坡稳定性分析软件中采用的关键技术
• 6.1 面向对象编程技术
• 6.2 数据库技术
• 6.3 动态链接库技术
• 6.4 基于OPENGL 的三维仿真
• 6.5 面向对象软部件的重用
• 第七章 案例演算
• 第八章 结束语
• 主要参考文献
• 致谢
• 个人简历