侵入型岩体三维可视化构模技术研究

根据侵入型岩体的空间几何特征及地质数据的特点,采用断面构模技术实现侵入型岩体三维构模。利用多条轮廓线之间的三维表面重构方法,构建侵入型岩体的表面模型。在生成体数据时使用改进的MC法,提高了构模精度,将多条轮廓线之间的表面重构问题转化为体数据中的等值面构造问题。开发了一种三维可视化构模系统,并利用该系统所提供的构模技术,实现了灵宝金矿侵入型岩体三维模型的构建。      

三维地质模型构建方法的研究及应用

地质体三维建模是地学信息系统的核心问题之一.对三维GIS及地学领域的空间构模方法的现状进行分析,结合地质体工程特点,提出一种三维地学空间构模方法--似三棱柱(STP)法.该方法以似三棱柱体作为三维地质体建模的基本体元,并采用5类基本元素和6组拓扑关系对似三棱柱体的数据结构进行描述.它能有效地表达各种三维地质现象,也可以更好地与传统的多层TIN模型结合,维护好空间实体的拓扑关系.基于本文的建模方法开发了一个适合地质领域的三维GIS初步原型,并用实际钻孔数据进行了验证.     

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。     

基于多源数据融合的相山火山盆地三维地质建模

随着三维建模技术的日益发展,单一数据源建模已不能满足建模需求。文中通过对多源数据建模方法的阐述,综合地质、物探、化探、遥感、钻探等多源数据的融合方法进行详细解释。将多源数据按表现形式划分为图件类、文字信息类,并通过一系列数据处理工作将原始数据整合至三维空间数据库。以GoCAD建模软件为平台,详细阐述了地形地貌、钻孔、地层、构造、岩体、矿体等对象的建模实现方法,引入GoCAD软件的半自动化流程建模法建立构造-地层实体模型,并提出两种岩体实体建模方法,实现岩体实体模型的构建,最终构建相山火山盆地三维地质实体模型。     

地质断层三维构模技术研究

对包含断层的复杂地质体三维构模技术展开讨论并提出相应的解决方案。分析了实际勘察所获取的断层数据类型,设计了标准的断层数据库格式;系统地评价了两类基本的断层构模方法（即基于地层恢复的断层构模技术和基于分区插值的断层构模技术）,分析了各自的特点和不足,在此基础上提出了断层与地层的统一构模技术;该技术既能应用于同沉积断层,又能适应断层终止于地层内部的情况,还能处理具有多值面的逆断层构造的拟合问题,在理论上能够构造任意复杂的断层系统。通过北京奥运公园场址的断层构模实例验证了该方法的有效性。     

复杂岩溶含水介质概化初探

介质概化是水文地质概念模型建立和进行地下水流三维数值模拟的基础。目前国内、外已建立的岩溶介质地下水流模型,都有一个共同的特点:在进行岩溶介质概化的时候,大都采用等效裂隙介质模型方法。由于岩溶介质的空间不连续性和各向异性,决定了采用该方法概化岩溶介质必然造成与实际情况不符。为了更加准确地概化岩溶含水介质,同时也为了使概化后的介质模型,能比较真实地刻画出实际岩溶介质的含水层,这里以广西合山煤田为例,针对岩溶含水介质的特征,以及岩溶发育规律,提出了对模拟区域采用多种方法进行介质概化,对不同类型的岩溶介质采用不同的方法进行概化处理,从而实现了对复杂岩溶介质的概化。     

三维地质建模及应用实例

文章介绍了实体模型、场模型和混合模型三类空间数据模型及其相应的三维地质构模方法,列举了三维地质构模在矿产资源评价、城市地质、地下水资源评价方面的3个应用实例。在矿产资源评价中的应用是实体模型与场模型的集成,三维显示与检索采用实体模型,资源量估算和矿化分布预测采用场模型;在城市地质中的工程地质层状地质体建模采用多层DEM构模法,介绍了基于三维地层模型的剖切等应用分析;地下水资源评价中含水层组的三维建模采用剖面构模法,以水文地质剖面为建模数据源,辅以钻孔、含水层组底界埋深等值线、地表高程等值线等作为约束条件。     

河流侵淤作用下三维地层模型的构建

基于钻孔数据的多层DEM构模技术是构建沉积环境下三维地层模型的有效方法,但该方法对在河流的侵蚀和淤积交替作用下形成的地层建模效果并不理想。针对这种缺陷,对传统的建模流程加以改进,充分考虑到河流侵蚀作用对地层的切割影响,在建模的过程中对地层层面进行了两次插值与高程调整,使在钻孔附近地层的尖灭处理更为自然与合理。应用实例表明,该方法的建模结果非常接近于实际地层分布情况,从而验证了该方法的可靠性。     

三维可视化动态地质建模系统研发与应用

地质体三维可视化动态建模软件系统的研发涉及地质数据三维可视化、地质体三维动态构模和地质专业空间决策分析等一系列方法、技术问题。采用基于非均匀有理样条(non uniform rational B-spline,简称NURBS)等多种函数的空间插值法,基于钻孔、剖面、散点集和多源数据的构模法,以及基于单体塌陷的通用网格简化算法(general mesh simplification,简称GSM)和Grid+CSR-Tree三维空间混合索引法,在QuantyView软件平台上研发了一个具有快速动态重构能力的三维动态地质建模系统。在多个地区的实际应用表明,开展"玻璃国土"建设对于推进地质勘查与开发工作信息化具有重要的意义。     

基于四面体格网的三维地质体建模算法

构建真三维模型是地质学、三维GIS、科学可视化及工程应用领域共同关心的课题。提出了基于TEN的三维离散数据的构模,详细说明了从离散的三维初始数据点建Delaunay四面体格网的算法和步骤。算例表明,该算法能够较好地生成任意形状三维地质体。      

层状矿体等高线离散化后的四面体建模

基于不规则四面体的三维实体建模方法具有很多优点,但在层状矿体的建模中,该方法却不能准确地描述其层状界面。根据层状矿体建模数据的特点,先将层状矿体的等高线进行等距离散化,再建立不规则四面体三维实体模型,并为该方法设计由点、面和四面体组成的逻辑模型结构。该方法用VC++.net编程得以实现,并使用内蒙某煤矿的实际数据,建立了相应的矿床三维实体模型。实践表明,通过离散化等高线后建立的层状矿体四面体模型,能够准确反映出层状矿体的层状界面,实现对层状矿体的三维实体建模。      

三维地质建模及可视化系统的设计与开发

三维地学模拟是三维地质信息GIS可视化的核心内容。基于基础GIS软件平台MAPGIS,利用功能强大的三维可视化开发平台MAPGIS-TDE,设计、开发具有自主版权的三维地质建模及可视化系统。MAPGIS-TDE包括MAPGIS内核模块、MAPGIS-TDE基础平台、MAPGIS-TDE构建平台和基于MAPGIS-TDE的应用系统等4个层次。基于MAPGIS-TDE的三维地质建模及可视化系统分为地质数据管理、二维地质分析、地质断面处理、地质结构建模和地质属性建模等5大功能模块。系统实现时,将空间数据库划分为基础地理图形库、区域地质数据库、工程地质数据库、水文地质数据库、地球物理数据库、地球化学数据库等6类。该系统不仅提供了强大的地质数据管理、三维地质建模以及模型的可视化功能,还为专业技术人员提供了一个可视化的分析、设计平台。     

深埋隧道层状围岩变形特征分析

层状岩体在地下工程中经常遇到的,它具有明显的各向异性力学性质。结合共和隧道现场监测和数值模拟相结合的方法对层状岩体的破坏特征进行了分析,研究结果表明：围岩的变形位移、破坏区都主要集中隧道拱顶右侧,即靠河侧大于靠山侧。隧道围岩变形破坏区不在最大主应力方向上,而是在岩体层理垂直方向。层状岩体中洞室变形破坏特征除了因地形产生的偏压影响外,更重要的是受地层结构特征的影响,即与层状岩体的力学性质极大相关,其结果可为指导隧道的施工和设计提供有效依据。     

基于三维路线精测方法确定深部工程岩体强度

在深部采矿工程中,针对岩石质量指标RQD（rock quality designation）存在的问题,提出了先按岩性的不同将岩体进行岩组RG（rock group）划分,再对不同岩组分别进行三维RQD指标量测的方法。基于路线精测方法,通过对孔庄煤矿深井工作面不同岩组进行三维RQD实测和统计分析,得到了在岩石单轴抗压强度基础上深部节理化岩体强度折减系数,并由换算公式确定了工程岩体的等效强度。研究成果有助于对深部岩体结构特性进行定量化评价,为合理确定深部岩体的强度提供新的思路。     

缓倾角层理各向异性岩体隧道稳定性的物理模型试验研究

层状岩体的广泛分布是地下工程无法回避的现实。以渝湘高速公路共和隧道为工程背景,采用自行研制的弹脆性模型相似材料,制作出层状岩体隧道模型。采用大型真三轴岩土工程模型试验机进行加载试验,采用围岩应变监测、洞室内窥摄影、试件破坏形态的研究与分析,从而对缓倾角层理岩体中隧道的二次应力分布特征及破坏机制进行研究。试验中还通过超载系数,提供了一个安全储备的定量评估指标。试验的破坏特征与隧道实际破坏一致,说明了模型试验的正确性,同时也为顺层偏压隧道的加固机制研究及加固设计提供了试验基础。     

对岩体加固工程的水文地质条件分析

裂隙岩体的透水性各向异性和透水率大小的随机性,决定着渗控 (加固 )工程钻孔方位、倾角的多样性。它说明渗控工程设计中把裂隙岩体透水性假定成各向同性是不合实际的。应根据岩体的水文地质条件,寻找出裂隙隙宽、透水性和透水率相对较大的方位和倾角作为渗控工程钻孔的矢量。     

三维可视化技术在舟曲县城区灾后重建泥石流防治工程中的应用

结合舟曲县城区灾后重建泥石流防治工程相关数据, 采用3ds Max、 Maya等三维建模软件构建了泥石流防治工程三维模型, 基于Skyline三维GIS平台建立了灾后泥石流防治工程三维可视化场景.对三维可视化场景构建的关键技术、 三维空间数据处理、 三维模型制作和三维场景构建进行详细阐述, 最终建立的舟曲县城区灾后重建泥石流防治工程三维场景将直观、 逼真地显示舟曲县地形、 泥石流防治工程部署情况, 可为今后当地政府防灾减灾工作提供决策支持.此外, 应用目前先进的流体、 刚体动力学模拟软件对舟曲"8.8"特大山洪泥石流灾害过程进行三维动态模拟, 效果比较理想.     

基于GIS技术的岩体裂隙分形特征研究

基于GIS技术,对我国高放废物地质处置库预选区岩体裂隙测量数据进行可视化处理,计算反映岩体裂隙发育情况的分形特征参数,并应用于工程岩体质量评价。为岩体裂隙的定量化与模型化研究提供了新思路。     

基于斜坡变形演化的岩体强度估算方法

由于斜坡岩体所受的应力场在空间上具有分区性,导致相同岩性与结构特征的岩体其强度参数是不同的。研究斜坡变形演化过程中应力场的空间分布特征,揭示斜坡演化过程对岩体强度参数的影响,对斜坡岩体稳定性评价与优化设计起着举足轻重的作用。以北盘江善泥坡水电站上坝址岩体为例,在工程地质岩组划分的基础上,利用Hoek-Brown强度准则初步估算各岩组强度参数;恢复斜坡的原始地形并建立相应的数学力学模型,根据斜坡不同时期的变形演化特点,应用FLAC3D软件模拟斜坡岩体变形演化过程中应力场的空间分布特点,以此为基础进一步划分上述岩组,最后根据岩体所受的真实应力与Hoek-brown准则估算新分组后的斜坡岩体强度参数,得出更加符合实际情况的强度参数。      

西藏甲玛矽卡岩型铜多金属矿床资源量估算

甲玛矿区位于西藏拉萨市区以东约61km处,属拉萨市墨竹工卡县甲玛乡和斯布乡（扎西岗乡）管辖。利用国产自主研发的Minexlporer软件,运用三维可视化和三维建模技术,对矿区深部及外围区域进行三维模型的建立。首先,通过搜集甲玛多源地质勘查资料进行数据库建设,利用3DEM矿体圈定原则——单工程矿体圈定、剖面矿体圈定、三维矿体圈定建立甲玛三维地质体模型。最后,利用地质统计学方法和传统储量计算法对甲玛矽卡岩型矿体进行储量计算。