城市级三维地质建模的统一地层序列方法

三维地质建模是“智慧城市”建设的基础内容之一,涉及数百平方公里到数千平方公里的城市级地质范围。由于城市级地质范围跨越地质单元多、地质情况复杂,传统的三维地质建模方法对跨地质单元的地层连线考虑不足,常导致不同地质单元间的地层连线出现错误。针对该问题,提出一种基于地层沉积顺序的统一地层序列方法,进而识别钻孔分层中的缺失和倒转情况,将同一岩性中倒转与正常的情况加以区分,避免建模时的错误连线或插值。通过添加0厚度层,使所有钻孔的地层序列可完全一致,构建各钻孔分层间的对应关系,以降低不同地质单元间的地层连线错误率。通过讨论地层缺失、倒转、重复等特殊情况和实例验证,研究结果能够有效地对城市级三维建模中各种地质情况的连线问题做出明确的判断,减少在跨越地质单元多、地质情况复杂的城市级三维地质建模中的地层连线错误,为“智慧城市”建设提供底层支撑。     

含复杂倒转的地层层序统一修正与连接方法

在三维地质模型构建过程中,由于复杂地质构造运动形成的地层倒转、褶皱、节理等现象,传统的地层连接方法对相邻钻孔的地层对应考虑不足,从而导致三维模型地层连接不合理.针对该问题,提出一种含复杂倒转的地层层序统一修正与连接方法,引入逻辑钻孔递归统一地层层序思想,通过地层底板高程插值依据倒转地层的判别规则计算零厚度层的插入位置,统一钻孔的地层序列及修正标准地层层序,对钻孔中倒转、缺失、重复问题进行建模前的处理.通过讨论地层缺失、倒转、重复等复杂地层构造情况和实验验证,研究结果表明该方法能够充分解决零厚度层插入位置的二义性和倒转地层判定的二义性问题.该算法能够有效解决复杂地层倒转现象,为三维地质建模中地层连接提供依据.     

地层分布模型自匹配的剖面图动态生成算法

传统的剖面图算法对地层尖灭、透镜体、地层缺失处理能力差,算法精度难以满足生产要求。针对该问题,笔者提出一种地层分布模型自匹配的地质剖面图构建算法。首先,构建了工程钻孔数据结构;然后,根据地层分布规律定义地层分布模式,并推导出各个模式下地层剖面线生长策略和规则,通过地层分布模型规则和匹配算法判断地层点的剖面线从属关系;最后,将剖面线点集连接成线,并进行标注与地图整饰。笔者算法克服了传统钻孔相邻连接造成的连续性差、一致性欠缺的缺点,能够对地质剖面的歼灭、透镜体、地层缺失现象有准确地处理。实验表明,采用本文算法所构建的地质剖面图能准确、高效地反映研究区域的地层分布,广泛适用于工程生产。     

微机绘制实测地层剖面图的原理

本文分析了圆弧法绘制实测地层剖面图的原理，在圆弧法中引进了扇区的概念，给出了合理、准确的扇区定义，扩展了圆弧法绘制地层剖面图的适用范围，为实现计算机自动绘制实测地层剖面图确定了画法理论基础。     

雪冰地层剖面绘图软件的设计与实现

雪冰地层剖面绘图软件的开发可使研究人员利用计算机愉速绘制雪冰地层剖面图，综合前人在研究雪层剖面中划分的各种雪冰类型，设计绘制出一套较完整的图例库，用数据库技术进行绘图数据的管理，使绘图工作方便快捷，图件易于保存、交换、处理和使用，介绍该软件的功能设计与实现的思路和方法，阐述软件设计中关键技术及应注意的问题，并对该类软件的完整系统设计提出设想。     

一种新的实测地层剖面绘制方法

当前常采用导线法绘制实测地层剖面,但该法常导致常规导线段在总导线方位上确定的地层边界点不是真实的边界,特别是平移导线段在实测地层剖面图上确定的地形线与岩性线之间产生了比较大的夹角。本文针对导线法绘图的这些缺陷,提出了绘制地层剖面的一个新方法——三维投影法：1）常规导线在总导线方位上确定的地层边界点为真实的地层边界位置,且三维投影法绘制的地层剖面图与总导线方位上的图切剖面一致;2）平移导线只在导线平面图中展现,而不出现于地层剖面图中,消除了地形线与岩性线之间存在夹角和平移导线处理的多解性问题。     

用地层倾角测井资料解释复杂构造的方法

倾角测井矢量图可以标示出井眼范围内各深度点的地层产状，一定的地层构造形态在矢量图上有一定的倾角矢量组合模式。通过正演计算，总结出了１９种褶曲和断层等构造组合模式的样板及在一口井内各构造模式间的“串”、“缺”、“嵌”连接规律。对照组合模式样板进行矢量组合模式识别，采用“倾角矢量逐点叠加法”，可把井眼范围纵向排列的倾角矢量转换成任意方位的地层视产状，绘制构造剖面图。用多个剖面的地层空间坐标数据可绘制倾角构造平面图，确定钻遇构造的形态。据此原理，编制了一套倾角测井构造解释软件系统。     

沉积地层系统三维实体模型构建方法

全面系统地研究了沉积地层系统三维实体构模的原理、方法及实施过程。针对沉积地层系统的几何结构特征,提出了一种基于钻孔数据的三维实体模型生成方法“钻孔-层面-实体法”。该方法首先使用二分拓扑结构将钻孔数据离散化为一系列散点,基于这些散点插值拟合出各个地层顶、底界面的初始高程,自动推算出缺失地层的地质成因;然后按照不同的地质成因,自动对缺失地层及其控制界面进行交切处理、高程调整与一致性处理;最后生成用三维块体或三棱柱体元充填的三维实体模型。通过上海城建工程中的一个应用实例验证了“钻孔-层面-实体法”的有效性。     

基于实体建模的三维地层构造

以三维实体模型为基础,提出了三维地层实体模型,给出了三维实体地层模型的体系数据结构和几何拓扑结构,完整描述了三维地层模型。给出了地层模型的构造过程,并讨论了地层缺失、倒转等的特殊地质状况的构模处理方法。三维地层实体模型是完整,全面的地层模型,比基于多层网格和三棱柱体元的地层模型具有更多的优点。     

地下空间GIS二次开发中的数字制图方法研究

地下空间的信息化实现与综合开发利用是21世纪城市建设的主题,也是重大工程建设的基础问题。结合东深供水改造工程地下环境信息系统开发,着重研究了自动化数值制图模块的功能设计、数据搜寻方法、柱状图自动绘制方法、任意剖面图的绘制方法等数字制图方法。在数据搜寻方法中主要强调了数据组织形式和多库协同搜寻方法;在柱状图绘制中发展了固定表格绘制、动态数据填充两种方法;而在任意剖面图的绘制中主要探讨了橡皮筋式剖面线实现方法和剖面数据计算等方法。最后,在东深供水改造工程中进行了应用,结果表明：这些方法具有自动化程度高、高效、准确等优势,并具有较好的纠错性能,对于面向工程实际问题而开发的数字制图功能的设计与实现,具有十分重要的现实意义。     

新构造填图方法探索、应用与实践——以内蒙古呼勒斯太苏木图幅1:5万填图试点为例

新构造调查是研究地壳运动规律、地质灾害、环境地质和地壳稳定性评价等的基础,具有重要的理论和实际意义,是区域地质填图重点内容之一。内蒙古呼勒斯太苏木图幅1:5万填图试点区,位于阴山—河套盆地结合带,新构造活动频繁,地层结构复杂,构造地貌形态丰富,山前断裂广泛发育,是调查研究新构造运动的理想场所。本研究在前人区调方法理论基础上,针对新生代地层、断裂、构造地貌等不同的新构造填图对象,分别使用遥感解译+野外路线调查+剖面(含钻孔剖面)实测+年代学方法、遥感解译+野外追索调查+综合地球物理+地球化学+地质雷达探测+探槽揭露+三维激光扫描+年代学方法、遥感解译+野外调查实测+年代学等不同的技术方法组合进行了调查研究,并参照《区域地质调查总则》(1∶50000)、《1:50000区域地质调查技术要求(暂行)》等有关技术要求,采用数字填图技术,将填图成果直观、丰富、详细的表达在地质图上,该新构造填图技术方法组合,不仅是对新构造填图方法的有效探索,也为其它地区新一轮大比例尺新构造填图提供了重要参考。     

东天山卡瓦布拉克前寒武纪地块填图方法思考——以大黑山幅1:25万区调为例

东天山卡瓦布拉克地区前寒武纪地块为古克拉通构造区,物质构成非常复杂。以大陆层圈构造为理论基础,运用形变地层学和变质构造解析方法为主的岩石地层调查方法,在东天山大黑山地区的1:25万区调中重新选择技术路线和工作方法,提高了区内中深变质岩系研究程度及构造-岩石地层单位划分和填图精度。     

陆相火山岩区岩性组合-岩相填图试验——以内蒙古西太仆寺破火山为例

中国陆相火山岩区的填图方法半个多世纪以来几经反复,为了与传统的沉积岩区填图方法相区别,反映火山作用的特点,先后探索过双重填图法(即岩相-地层学填图方法)、火山构造-岩性岩相-火山地层填图法等,在局部地区取得过重要进展和成果。但在全国层面的实际填图工作中,没有摆脱将火山岩作为地层(组)的习惯性做法。探索和总结适合陆相火山岩区的填图方法体系,坚持推广反映火山作用特点的填图技术方法仍然是区调工作面临的重大问题。火山岩相是重溯火山作用过程、恢复古火山机构的基础,理应成为火山岩地质图所要表达的核心要素,而岩性组合是确定岩相类型最直接和最可靠的依据。利用岩性组合-岩相进行火山岩区填图能够很好地反映陆相火山作用的特点。     

新疆塔尔巴哈台-萨吾尔地区多重分形地球化学异常提取及成矿预测

塔尔巴哈台-萨吾尔地区位于中国新疆西北部,目前已发现若干处铜、金矿床,具有很好的成矿潜力。成矿定量预测方法常被用于综合成矿标志信息,进行成矿远景区的定量预测和评价。本文首先结合多重分形理论-奇异性指数模型进行地球化学异常提取,之后通过对区域成矿条件进行综合分析,基于地球化学异常以及构造、岩浆岩、地层与矿化的相关关系构建了塔尔巴哈台-萨吾尔地区铜-金成矿预测模型;研究进一步基于新近的找矿成果,以已知矿床和新近发现的矿化点信息作为依据,利用证据权重方法对研究区铜-金矿化的远景区进行了定量预测。预测结果显示出塔尔巴哈台-萨吾尔地区具有良好的找矿前景,区内存在多个新的成矿远景区,可作为新的找矿勘探的目标,开展进一步找矿勘查工作。     

库车冲断带秋里塔格构造带东段构造样式与构造演化

秋里塔格构造带位于库车褶皱冲断前缘,其东段包括东秋里塔格背斜和库车塔吾背斜。野外调查和地震剖面解释表明:秋里塔格构造带东段盐下发育断层转折褶皱; 盐上东秋里塔格背斜为滑脱箱状背斜,库车塔吾背斜核部为南倾逆冲断层所破坏。演化剖面显示秋里塔格构造带东段在侏罗纪断陷期发育了正断裂,其后为平静期,直到库车晚期后逆冲断层和褶皱快速发育,背斜最终形成。膏盐岩及古构造对构造变形具有重要影响,一方面作为滑脱层,分割了盐下层与盐上层,导致二者形成不同的构造样式; 另一方面塑性流动充填于背斜核部。由于膏盐岩的厚度差异,东秋里塔格背斜盐上发育褶皱,而库车塔吾背斜核部被逆冲断层破坏,膏盐层厚度还影响了膏盐层上下构造高点的相对位置。盐下构造的发育受侏罗纪古构造控制,进而影响了盐上构造的发育。     

基于ANSYS与OpenGL的高速公路结构物仿真建模及三维地层地表修剪方法

现代三维视景建模与仿真技术在高速公路工程选线、施工以及运营管理中具有良好的应用前景。结构物的仿真建模以及能反映施工前后地表形态变化的三维地层模型研究是高速公路信息化中的重要问题。介绍了一种借用ANSYS有限元分析软件提取结构物三维模型表面几何信息的简便方法;结合OpenGL纹理贴图技术,实现了结构物的仿真建模;针对结构物施工后对地表形态改变较大的问题,提出利用结构物表面数据对三维地层模型地表网格进行修剪的方法--地表网格竖直投影修剪法。把上述方法应用到广东省某高速公路高边坡的三维视景仿真建模中,结果表明,边坡的仿真模型较逼真。三维地层模型修剪后的地表形态与真实情况接近,验证了方法的合理性、可靠性。     

基于多源遥感数据的高山峡谷区岩性信息提取研究——以新疆乌什县北山1:50000填图试点为例

新疆乌什县北山1:50000填图试点项目位于塔里木盆地西北边缘和西南天山交接部位,海拔较高,地形切割较深,属于典型的高山峡谷区。利用ASTER、SPOT6、GF-2等多源遥感数据,基于典型岩性光谱吸收特征,进行岩性差异信息增强与提取研究,总结出一套基于多源遥感数据进行岩性单元边界划分的方法。以ASTER数据、ASTER与SPOT6协同数据、ASTER与GF-2协同数据等为基础影像数据,并选择最佳波段组合进行RGB彩色合成,从而增强影像差异,结合已有研究区地质资料,初步圈定不同影像单元边界;继而利用矿物丰度指数、SMACC端元丰度提取等方法识别研究区内主要岩性的分布位置和范围;最后结合野外实际调查数据,依据实际地质背景和影像质量进行筛选,获得最终的岩性单元解译图。研究结果为该区进一步进行地层优化划分及对比提供了参考资料。      

砂卵石地层隧道深孔预注浆试验研究

砂卵石地层是一种结构松散、无胶结、成拱性差、渗透性强、自稳能力低的地层,目前在此类地层浅埋暗挖隧道施工中所采取的施工工艺和方法仍不尽完善,如施工时与之配套的深孔预注浆成孔工艺、注浆材料选择、浆液配比、注浆压力及注浆量参数等均无成熟的经验供施工借鉴和参考。基于北京地铁九号线工程浅埋暗挖试验段的工程背景,进行砂卵石地层条件下的深孔预注浆试验,对比分析五种成孔方法、两种注浆方式——前进式和后退式注浆方式,在钻进成孔效果、钻孔效率、注浆压力、注浆量、浆液配比、注浆加固效果等方面的规律和不同特点,提出适合砂卵石地层条件下的深孔预注浆方法。研究成果为北京地铁九号线工程的后续施工以及类似地层深孔预注浆施工提供了有益的借鉴和参考。     

上覆岩层组合运动的力学解析特征研究

运用弹性薄板理论和复合材料力学的层合板理论,讨论了在覆岩运动中起决定作用的组合关键层的应力,为计算组合关键层的整体强度提供了途径;并且从控制开采沉陷工程实际入手,将结构塑性极限分析理论运用于组合关键层的失稳最大荷载计算,解析得出了充分采动情况下关键层塑性极限荷载的表达式,从另一个角度得到了一种判别关键层位置的新方法,为实施离层带注浆减沉提供参考。     

连拱隧道施工引起的地层位移分析

采用三维有限元法,对连拱隧道软弱围岩洞口段进行了施工全过程数值模拟分析,得出了施工全过程地层位移的大小与分布规律,并用几何比1/20的相似模拟试验进行验证和补充,提出了该类隧道施工全过程的地层位移规律和施工中应重点关注的区域,对实际工程进行直接指导,并为同类工程提供参考。