巖體是一種材料非均質(zhì)和多結構面的復雜系統，巖體系統的三維數值建模一直是一個(gè)非常具有挑戰性的課題。數值流形法采用兩套獨立的覆蓋系統，可以在一個(gè)統一的框架內求解連續和非連續問(wèn)題，因此數值流形法近年來(lái)廣泛應用于各類(lèi)巖石力學(xué)問(wèn)題。然而，由于缺乏成熟的三維前處理工具，目前的研究主要集中在二維數值流形法上，三維數值流形法在巖石力學(xué)問(wèn)題上的應用非常有限。

　　圍繞三維數值流形法前處理問(wèn)題，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所計算巖石力學(xué)團隊提出了一種實(shí)用的三維前處理策略來(lái)生成數值流形法離散模型。在該方法中，使用易于生成的規則數學(xué)網(wǎng)格來(lái)覆蓋求解域。同時(shí)，利用求解域的物理網(wǎng)格對數學(xué)網(wǎng)格進(jìn)行切割，生成三維數值流形法計算中使用的離散模型。為了提高了該前處理方法的效率，只有與物理網(wǎng)格相交的的數學(xué)網(wǎng)格進(jìn)行切割操作，同時(shí)還通過(guò)CPU并行進(jìn)一步提高前處理速度。

　　通過(guò)一系列實(shí)例來(lái)驗證所提出的方法，結果表明，該策略可以有效地建立一些典型巖土工程問(wèn)題的三維數值流形法離散模型（圖1，圖2），更重要的是，通過(guò)程序的并行化，可以顯著(zhù)減少生成離散化模型的時(shí)間。

　　相關(guān)研究成果以“A practical parallel preprocessing strategy for 3D numerical manifold method”為題，發(fā)表在Science China Technological Sciences上，研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金項目、中科院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )項目和湖北省青年拔尖人才培養計劃項目資助。

　　論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11431-022-2166-5

圖1 具有多種材料的邊坡數值離散模型　　　　

圖2 包含多個(gè)夾雜區域巖石試樣的數值離散模型