地质体三维可视化建模的技术方法研究

地质体三维可视化模型具有形象、直观、动态、准确、信息丰富等特点,在指导地质找矿和矿山开发等方面具有很大的优势及实用价值。文章对地质体三维可视化建模的整个技术方法流程作了总结性阐述,并分析其技术关键,同时还进一步探讨了模型的分类及其应用。     

基于三棱柱体的三维地质体可视化研究

三维可视化技术能形象表达地层信息的真实形态及构造要素的空间关系而应用广泛,建立了一种以三棱柱体作为基本体元来实现三维地质体可视化的方法,该方法通过对三角形的自分解并且充分考虑地质体内所存在的断层等地质现象,在引入虚拟钻孔的基础上,建立三维模型,该模型通过自分解而实现地质体内部信息的显示,最后用实际资料进行了验证。     

三维GIS环境下的地质体可视化和特征分析

地质体的三维可视化建模是三维GIS研究的一个重要方向,具有重要的应用价值.三维GIS环境下的地质体可视化的两个关键方面是地质体的表面模拟和可视化实现,文章介绍了地质体三维可视化的基本框架,以带约束Deluanay剖分法为例阐述了地质体表面模拟的原理和方法,并从取景变换、消隐、光照模型、纹理映射等方面论述了可视化的具体实现方法.最后以西部某铜矿为例,建立了三维可视化地质体模型(一个地层矿体综合模型和一个矿体三维模型),阐述了三维可视化建模的基本过程和方法,并对两个模型进行了地质特征分析.     

三维地质建模软件发展现状及问题探讨

分析了三维地质建模软件可以明显地提高工作效率与工程质量,建立勘探区的三维地质模型,检查原始数据的正确性,通过各种“虚拟切割”手段检查各种地质要素间的相互关系。探讨了三维地质建模软件开发中所存在的几个问题,包括软件开发团队应适时转为公司机制,审慎选择开源工具,三维地质建模的三维模型数据标准,在勘探规范中增加三维地质建模要求,二、三维联动编辑,选准产品的用户群的与盈利模式等。     

地质体三维可视化模拟系统的研究与实现

由于传统的二维GIS无法满足实际地质工作中对复杂地质体的描述和模拟,构建三维实体GIS成为目前GIS研究的热点和发展趋势.介绍了地质体三维模拟系统的基本原理和系统实现,探讨在已有构模方法的基础上应用Dephi、SQLServer2000、OpenGL图形库和传统的二维GIS数据(Geomedia数据)相结合,针对地质体的不规则性,采用线框模拟的方法来构造三维地质体,生成高真实感三维立体模型,并可进行地质体的储量计算.     

基于组件技术开发三维地质建模软件的探讨

用计算机模拟软件来直观展示地质对象的三维形态,能准确地观察研究其内部蕴含的丰富信息,为开发利用矿产资源提供有效的帮助.组件技术开发应用程序的发展为地学三维可视化软件的编制提供了新的思路.经过对地质建模实验系统的开发、研究发现,在.Net环境下利用RSI公司的MapObjects组件和IDL程序提供的IDLDraw Widget及slicer3组件,能够方便快速地实现对钻孔资料进行基于GIS的管理和最优空间插值、三维建模可视化及模型操作.最后对该系统的完善与拓展做出了展望.     

层状地质体的三维模拟与可视化

文中探讨了层状地质体的三维模拟与可视化方法和技术。地质数据通常是有限的、空间上分布不均匀的点数据 ,需要大量使用插值技术来形成合理的模型。简单层状实体可在二维插值的基础上 ,按照这些面的空间位置叠加 ,形成三维体模型。复杂的层状体包括沉积相以及一些物性参数的空间变化 ,断层等形成的不连续以及复杂的褶皱等。这些实体的模拟与可视化 ,需要进行三维插值 ,并根据不同现象的特点选择合适的方法。合理的专家知识或地质解释的交互加入 ,是形成合理的三维模型的关键。     

地质三维属性建模及其可视化

从运畴学的角度出发,提出了基于带权线性规划的方法拟合变差函数,有效地保证了求解结果的非负性。将样本点建立空间三维网格索引,大大简化了待插点邻域样本的搜索过程,提高了Kriging属性建模的速度。最后结合OpenGL图形库,实现了属性模型的三维可视化,从而有效地实现了地质信息的定量化。     

地质信息可视化的应用——城市环境地质研究之发展方向

随着21世纪人类城市化建设的发展，城市环境地质研究成为水工环地质研究领域的一个重要组成部分，城市建设中的最主要问题是水资源问题和环境地质问题。城市水资源问题有：城市后备水源地的研究，以及应急水资源地和地下水库的研究。城市环境地质问题主要包括：（1）围绕城市建设和发展的一般性资源、地质环境问题；（2）城市地质作用产生的地质环境问题；（3）城市人口密集区及工业区的土壤和水体有机污染问题。解决城市环境地质问题的关键是对地下空间地层岩性及构造条件的研究，通过这些基础条件研究分析城市地质环境和地下水资源问题。可视化研究技术通过对城市地质体在地下空间的相对位置、形态、物化特征等三维构模处理，使这些城市赖以存在的地质基础条件可为非专业的决策层所理解，并在城市发展的规划中体现这些大自然所赋予人类的地下空间资源的价值。应用三维可视化技术对城市环境地质研究是一个全新的研究领域，目前尚没有系统完整的应用先例。三维可视化技术将在城市化环境地质研究中，开拓一个崭新的环境地质研究时代，成为城市环境地质研究的发展方向。     

三维地质体对AMT二维反演的影响研究

为探究三维地质体对二维反演结果地影响以及二维反演中极化模式的选择问题,设计了一系列二维、三维地电模型进行正演计算,并对正演结果进行二维反演计算。研究结果表明:相位受到三维畸变的影响较小,视电阻率较大;当三维异常体模型走向延伸较小时,TE模式的反演结果误差较大,TM模式的反演结果相对较好,但是反演得到了虚假的下覆构造,TE+TM联合反演结合了TE和TM模式反演的优点,可以较好地反映异常体的赋存位置及电阻率值;当三维异常体模型走向延伸长度增大时,三维数据的二维反演结果是可靠的,用TM和TE+TM模式反演都比较合理。     

Building a three dimensional sealed geological model to use in numerical stress analysis software: A case study for a dam site

The dam area of the SUOXI hydropower project shows high terrain undulation and complex geological conditions, containing 6 faults and 7 weak inter-beds. A geometric model developed to represent the geology and engineering structures should incorporate the geological realities and should allow suitable mesh generation to perform numerical stress analysis. This is an important precondition to perform rock mass stability analysis of a dam foundation based on a numerical stress analysis software such as FLAC^3D. Using the modeling tools available in FLAC^3D, it is difficult to construct a complex geological model even after performing a large amount of plotting and data analyses. The 3-D geological modeling technique suggested in this paper, named as Sealed Geological Modeling (SGM), is a powerful tool for constructing complex geological models for rock engineering projects that require numerical stress analysis. Applying this technique, first, the geological interfaces are constructed for the dam area of SUOXI hydropower project using various interpolation procedures including geostatistical techniques. Then a unitary wire frame is constructed and the interfaces are connected seamlessly. As the next step, a block tracing technique is used to build a geological model that consists of 130 seamlessly connected blocks. Finally, based on the Advancing Front Technique (AFT), each block is discretized into tetrahedrons and a mesh is generated including 57,661 nodes and 215,471 tetrahedrons which is suitable to perform numerical stress analysis using FLAC^3D.     

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。     

不同特征矿体的三维建模方法研究

介绍了目前常用的三维矿体建模方法,结合各种构模方法的特点和不同矿床类型的矿体特点,建立了两者之间的对应性。以3个典型的矿床类型为例,分析了各自适用的建模方法。结果表明,通过对矿体特征的分类以及建模方法的适应性评价,可为矿体的实际建模工作提供参考,更准确、有效地建立矿体的三维模型。     

杭州市城市三维地质信息管理与服务系统的构建

分析了城市地质信息化的必要性、发展历史及现状。提出了城市地质信息系统的总体结构,系统划分为数据层、应用层和服务层3个层次。在功能上则由信息数据录入与管理子系统、地质数据分析评价子系统、数据共享与社会化服务子系统构成。然后分数据库和业务应用系统两个部分阐述了系统的开发方案,并说明了三维地质结构建模、多元数据一体化显示和专业分析评价这3个关键技术的解决方案。最后给出了所述思想在杭州城市地质信息管理与服务系统开发中的应用情况。     

涉及流体的岩土工程自然灾害统一机制探讨

渗透系数依赖于塑性剪切应变（率）。塑性区可以进一步划分为剪应变局部化区和非剪应变局部化区,采用应变梯度塑性理论将是描述塑性区内应变局部化区的材料性质矩较好方法之一。涉及流体的岩土工程自然灾害统一机制的过程可以分为4个阶段：（1）在孔隙充体存在的条件下岩土材料分叉,应变局部化启动;（2）应变局部化导致岩土材料剪胀或剪缩;（3）剪胀或剪缩引起孔隙流体的流向应变局部化区或流出应变局部化区的渗流运动;（4）在流体作用下岩土结构失稳。将涉及流体的岩土工程中自然灾害的发生机制统一在同一理论框架之中,有助于对这些灾害发生机制的认识和理解,而且对其预测乃至防治也会产生积极的意义。     

城市地震地质灾害及其预测问题初论

活动断层避让是活动断层探测走向减灾应用的最后“1公里”,也是地震链生灾害风险源的阻断技术。地震现场考察和实验研究表明,只要离开活动断层迹线一定的有限距离就能够保证建(构)筑物免遭活动断层同震破裂和错动引起的灾难性毁坏。因此,活动断层的避让工作是活动断层探测和准确定位的最终目标之一。从活动断层避让相关定义和术语出发,系统论述不同类型活动断层地震破裂局部化宽度特征、倾滑断层地表破裂/灾害的上盘效应及其同震破裂和错动对建(构)筑物的剪切和撕裂作用控制了毁坏带空间展布等特征,这些特征构成了活动断层避让理论;在此基础上着重讨论了活动断层避让标准的适用范围、活动断层管制区划定依据和范围,建设场址区避让活动断层所需的定位精度要求,活动断层管制区内一般建(构)筑物避让活动断层距离基本值(D₀),可以作为近于直立走滑断层和倾滑断层下盘避让的最小距离;倾滑断层中倾角约60°正断层上盘的避让距离为避让距离基本值(D₀)的2倍左右,而倾角约为30°的逆断层上盘避让距离为避让距离基本值(D₀)的3~4倍;特殊建(构)筑物有别于一般建(构)筑物,它们的安全直接影响到社会安定和国家的兴衰,因此,专门给出了分类避让距离,保证这些建(构)筑物在地震期间不会引发严重的次生灾害;最后简明扼要地介绍了国内外活动断层避让的相关法律法规和避让实例。活动断层避让作为一种科学有效的地震灾害阻断技术,不仅可以有效地解决建(构)筑物的抗断问题：如何避让？避让多少？还可为保障国家经济社会可持续发展和“一带一路”基础设施建设的地震安全提供创新性技术支撑。

     

河北省地质资源环境承载能力评价方法

随着近几十年河北省经济社会的快速发展、人口增长和城镇化水平的不断提高,产生了大量崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害,影响了河北省经济社会又好又快发展。产生这些地质灾害的主要原因就是人类活动强度超出了当地的地质环境承载能力。为客观分析河北省地质环境承载能力,建立了河北省地质环境承载能力评价指标,并分别进行了河北省地质环境承载能力本底和状态评价。通过对评价结果的研究分析,提出了新的地质环境承载能力状态评价指标和方法,为将来建立多方协同的资源环境承载能力监测预警长效机制提供了参考。     

对提高地质找矿效果、实现找矿突破的探讨

提高地质找矿效果、实现找矿突破是我国面临的矿产资源短缺形势的必然需要。本章结合地质找矿的实践、学习、思考、研究经历,从地质找矿创新能力、创新工作模式、创新文化和成矿研究等不同方面对提高地质找矿效果、实现找矿突破进行了探讨,认为地质找矿工作是以地质找矿创新能力、创新工作模式和创新文化建设为基础,通过对地质找矿信息的收集、提取、研究,建立区域成矿模型、综合找矿模型、矿产勘查模型和矿床模型,在解剖成矿系统的过程中发现矿床,实现找矿突破,为社会经济的可持续发展提供矿产资源保障。     

地下水流二维、准三维及三维模型模拟结果比较

本文为三种简单的由多个含水层和弱透水层组成的越流含水系统建立了二维、准三维和三维数学模型,并对它们的解进行了比较分析.三种水流系统的二维、准三维及三维数学模型计算结果相互间的偏差随抽水时间的延长而增大,随井距的增大而减小;二维与准三维数学模型计算结果间的偏差随弱透水层越流系数的减小而减小;两种准三维数学模型计算结果间的偏差随抽水含水层与弱透水层间贮水系数比值的增大而减小;考虑弱透水层弹性释水的准三维模型与三维模型的解最为接近,它们之间的水头差当贮水系数比值一定时,随抽水含水层与弱透水层间渗透系数比值增大而减小,且随各向异性比值的增大而增大.