數(shù)字地下空間與工程三維地質(zhì)建模及應(yīng)用研究.pdf

1、三維地質(zhì)模型能夠清晰的表達地質(zhì)體的空間分布、空間關(guān)系及屬性特征等，已廣泛應(yīng)用于能源、礦山、城市地下空間和交通隧道等領(lǐng)域。隨著應(yīng)用的深入，對建立研究區(qū)域三維地質(zhì)模型的需求越來越旺盛，需要對三維地質(zhì)建模方法進行深入研究；現(xiàn)有的地質(zhì)建模方法沒有考慮研究區(qū)域的場地特征和數(shù)據(jù)特征，本文則從這兩方面考慮了地質(zhì)建模的層次性：對于簡單地質(zhì)條件則適應(yīng)于鉆孔地質(zhì)建模方法，對于復(fù)雜地質(zhì)條件則適應(yīng)于剖面地質(zhì)建?；蚨嘣吹刭|(zhì)建模方法?；诖?，本文的主要研究內(nèi)容有如

2、下方面： 1．建立以地質(zhì)采樣為約束條件的地質(zhì)建模體系框架三維地質(zhì)建模是三維地學(xué)模擬系統(tǒng)的核心內(nèi)容，在數(shù)字地下空間與工程框架下將地下空間分為地質(zhì)對象和工程對象。重點研究地質(zhì)對象，分別從幾何特征、空間特征和數(shù)據(jù)特征做了系統(tǒng)分析，認為認知地下空間的重要手段是地質(zhì)采樣，建立了以地質(zhì)采用為約束條件的地質(zhì)建模體系框架。 2．發(fā)展并完善基于鉆孔數(shù)據(jù)的地質(zhì)建模方法鉆孔數(shù)據(jù)是最直觀、準確和詳細的地質(zhì)信息，基于鉆孔數(shù)據(jù)建立三維地質(zhì)模型，一直

3、是國內(nèi)外研究的熱點。本文將鉆孔地質(zhì)建?？偨Y(jié)為兩個核心步驟：一是基于Delaunay構(gòu)網(wǎng)確立鉆孔之間的拓撲關(guān)系，二是鉆孔地層之間連接關(guān)系推理。一般的基于鉆孔數(shù)據(jù)建模僅是利用原始鉆孔生成三維地質(zhì)模型，由于成本高昂，數(shù)據(jù)量較少，所建地質(zhì)模型粗糙，可視化效果差。通過插入適當數(shù)量的虛擬鉆孔可實現(xiàn)地質(zhì)模型的細化，本文提出用Delaunay細分三角剖分來確定虛擬鉆孔的插入位置，用自然鄰接方法生成虛擬鉆孔實體。并利用自然鄰接實現(xiàn)對地層尖滅的進一步處理，

4、使其更加符合實際。 3．基于地質(zhì)剖面的地質(zhì)建模方法鉆孔建模方法通常適應(yīng)于簡單地質(zhì)條件區(qū)域，針對這一特點，著重研究了基于剖面的地質(zhì)建模方法，該方法適合復(fù)雜層狀地質(zhì)構(gòu)造場地。首先研究序列剖面建模的一般原理，接著對地質(zhì)剖面進行數(shù)據(jù)分析，將其分為三個層次，即地層線、地層塊和層。利用最小多邊形自動搜索算法實現(xiàn)對地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)的快速處理，使其構(gòu)成剖面建模的基本單元，也即地層塊或?qū)印Ｈ缓?，討論了輪廓線三維表面重構(gòu)算法，通過施加強約束條件改進了最

5、小對角線算法，避免了輪廓線之間的錯誤連接。最后，利用改進的輪廓線表面重構(gòu)算法，研究了斷層和褶皺構(gòu)造的三維地質(zhì)建模方法。 4．多源地質(zhì)建模方法實際工程中，地質(zhì)信息通常是由多種類型的，除地質(zhì)測繪信息、鉆孔、剖面之外，還有施工開挖所形成的地質(zhì)素描等信息，這些信息同樣能對地質(zhì)模型起到約束作用，能夠使地質(zhì)模型得到進一步精細化。通過對數(shù)據(jù)源的分析，確立一套多源地質(zhì)建模方法，對其中所涉及到的如層面裁剪和斷層錯動以及層面插值方法做了研究。