金沙江乌东德水电站高拱坝河床建基面选择工程地质研究

拱坝的修建对河床坝基、两岸坝肩及拱座岩体条件要求高,尤其象乌东德水电站这种高达270m的高拱坝,河床建基面的选择在拱坝勘察中就显的尤为重要。乌东德水电站在小口径钻探常规勘察手段的基础上,结合运用钻孔数字彩电、声波测试等物探手段进行建基面研究。综合分析钻孔芯样、岩心获得率、压水试验成果、钻孔彩电及声波解译成果,提出河床坝基建基面选择地质建议,最终确定利用岩体完整,工程地质性状好的Ⅱ1级岩体作为河床坝基,建基面最低高程718m。其研究方法及思路可供类似工程勘察借鉴。     

基于无人机倾斜摄影测量的三维地质建模研究进展

随着现代社会科学技术的不断发展,实景三维中国建设在当前社会生产活动中扮演着越来越重要的角色——逐渐成为数字经济的重要战略性数据资源和生产要素。而近年来兴起的无人机倾斜摄影测量技术通过与三维建模技术结合,在实现实景三维模拟方面表现出色。从无人机机型、三维地质模型和建模软件三个方面进行对比与总结。认为：在进行小范围测量或对航飞数据有高精度要求的情况下,建议优先选择旋翼无人机;ContextCapture具有自动化程度高、一站式建模、操作简单、性能稳定的优点,在建立面模型时建议优先选择该软件。     

基于无人机倾斜摄影的数字露头实景三维模型构建

地质露头在地质研究中具有极其重要的地位。传统地质露头野外数据采集多以相机拍照、人工测量为主,存在诸多局限性。基于无人机的倾斜摄影技术及其配套的快速三维建模技术是近年发展起来的高新技术。本文将无人机倾斜摄影技术引入地质露头数据采集中,研究了基于无人机倾斜摄影的数字露头实景三维模型构建方法并详细论述了工作流程。文章以鄂尔多斯盆地大石头井沟剖面和二道沟剖面为例进行了案例分析。研究表明：基于构建的数字露头实景三维模型可进行剖面量测、岩层岩性分析、岩层走向分析、岩层叠覆情况分析等多种地质分析。相较于传统地质露头数据采集方式,该方法具有真实全面、高效易用的特点。     

拱坝联合坝肩岩体三维计算模型构建

坝址区复杂的地质条件与岩体力学环境变化,直接影响坝肩岩体抗滑稳定及拱坝的安全。我国西南乌东德超高拱坝坝址区工程地质条件极为复杂。坝体载荷后,区域内地层岩性、断层构造、岩溶系统、拱座内不连续裂隙等自然地质条件,成为影响坝肩岩体稳定性的主要因素。基于可研阶段地质勘探数据、二维地质剖面和工程设计数据,采用面向对象技术、多种软件协同作业,建立自然地质条件和工程对象的几何模型。构建适用于地应力反演分析,坝体载荷、工程开挖等因素影响下坝肩稳定性分析的三维精细有限元计算模型。该三维模型最大程度地模拟了工程岩体复杂结构,为高拱坝坝肩岩体稳定性综合分析提供良好的基础。计算结果表明:河谷两侧近地表地应力带及河床深部地应力区应力水平与实际量测值接近。坝肩槽开挖完成后,右岸拱肩槽800 m高程附近位移值最大达到12.9 mm。两岸9个可能滑动楔块在不同荷载组合条件下有一定差异,整体上左岸坝肩稳定性强于右岸。组合地震荷载作用下,所有楔块安全系数均大幅下降,但仍具有一定的安全裕度。     

基于无人机倾斜摄影的三维露头地质建模:以山西吕梁市坪头乡剖面为例*

针对野外露头地质知识库数据获取方法存在的不足,利用无人机倾斜摄影的敏捷、全局性视角及定量化程度高的特点,对山西吕梁市坪头乡剖面野外露头数据进行了采集、处理与地质解释,建立了野外露头区地质知识库,并以此为基础建立了典型区块野外露头内部三维地质模型。研究表明: (1)无人机倾斜摄影采集处理后数据模型具有三维坐标(经度、纬度和海拔)及对应的图像信息,可以准确定位并测量任意位置点坐标,为建立精准的地质知识库奠定了良好的基础;(2)对露头区储集层骨架与地质统计学参数进行了统计,建立了典型露头区地质知识库,主要包括储集层成因、砂体连续性与规模、砂体数量与相对比例、砂体几何形态和变差函数等参数;(3)在虚拟井位设置、岩性标定和储集层地质知识库的指导下,利用地质统计学变差函数的方法,建立了典型露头区三维地层-构造模型和2套岩性模型,模型与地质认识较为一致。     

基于倾斜摄影地表模型的三维地质填图软件关键技术与应用前景

讨论了基于倾斜摄影测量所构建的三维地表模型进行三维地质填图与三维地质建模软件的设计理念、开发环境、软件架构、关键技术、实现现状与应用前景。倾斜摄影影像经处理建模后构建的三维地表模型通常以OSGB格式保存,因此基于倾斜摄影成果的三维地质填图软件最好基于能直接读取、显示OSGB格式数据的OSG开源库,推荐VS2015+QT+OSG开发环境。该类软件的关键技术包括以Proj4为核心的坐标转换系统、地层界线的拾取与半自动追踪技术、基于反距离衰减函数的地层界面防穿透高程调节技术、切制地质剖面并由剖面修改地层界面的二三维联动编辑与修改地层界面的技术、在露头剖面上采集地层界线构建露头地层柱状图的技术。该软件的应用前景包括野外区域地质调查、煤田和油田等行业的野外地质填图,以及滑坡和泥石流崩塌等地质灾害危险区域的圈定。     

基于地质剖面构建三维地质模型的方法研究

地质剖面是三维地质建模的重要数据源,运用地质剖面构建三维地质模型的方法应用较为广泛。在模型构建之前,统一确定模数据的坐标系和比例足,建立原始资料数据库。构建三维地质模型的关键是不同地质界面。本文详细介绍了模型边界面、断层面、地层界面、岩体界面等4种主要地质界面的构建流程与方法,尤其对褶皱构造、地层界面的断层效应、复杂岩体界面等的构建进行了重点阐述按模型边界面(模型的底界面和四周边界面)、DEM面、断层面、其他地质界面的顺序依次构建地质界面,构建断层面和其他地质界面时严格按先新后老的顺序。运用已构建好的地质界面按先新后老的顺序逐个、依次建立单个地质体,再将所有地质体的面模型组合成整个模型的面模型。通过对面模型进行网格(实体)填充和对网格赋予相应的属性值,最终构建三维地质模型。     

不动产三维立体调查的方法与实践

不动产登记是我国产权制度建设的重要内容,在保护权利人合法权益、维护交易安全、完善产权制度等方面发挥了重要作用。随着城市的不断发展,不动产在空间垂直方向上的利用日趋多元化,权属空间分布日益复杂,三维立体空间属性越发突出,进行不动产三维立体调查、登记的需求也日益迫切。本文以黄山市为例,介绍了三维界址调查方式,提出了基于实景三维模型采集为主,外业补充核实为辅的三维界址测量方法,并分析了界址点的精度,论述了三维调查的成果形式以及与二维调查成果的异同,对实施不动产三维立体调查具有较好的借鉴意义。     

乌东德水电站特高拱坝施工期坝基岩体质量工程地质评价

特高型拱坝坝拱座岩体承受的荷载巨大,坝基岩体质量是拱座稳定的关键,在施工期如何准确评价坝基岩体质量,是拱坝建基岩体工程地质研究的重要问题。本文以工程地质条件研究为基础,从岩性、岩体结构分布着手,研究建基岩体工程地质特征;以现场、室内试验、声波测试为依据,建立坝基岩体质量评价标准。对乌东德拱坝施工期揭露的建基面岩体进行质量划分,研究发现：乌东德拱坝建基岩体质量优良,以Ⅱ级岩体占绝大多数,少量Ⅲ₁级岩体,极少量Ⅲ₂级岩体,与可研成果高度吻合;建基岩体满足岩体质量与声波验收要求,岩体质量空间分布较连续,且相对均匀,有利于承受拱坝推力。     

某大型水电站水文站滑坡稳定性三维数值模拟分析

水文站滑坡位于某拟建的水电站坝址下游约300m的左岸。由于它距该坝址较近，若发生较大范围的变形或失稳，极有可能产生巨大的涌浪，并有可能导致大坝的损坏或完全破坏。所以，它的稳定性状况一直是各相关部门十分关心的重要问题。野外现场调研是判断滑坡体稳定性的行之有效的方法之一。在此基础上，对滑坡体模型做一较接近实际的概化，这是研究问题的关键之所在。采用三维有限元(FLAC-3D)对其进行数值模拟分析。当然，只有数值模拟手段这一种方法来判断滑坡体的稳定性还远不够的，必须与其它手段方法相结合，这样才使结论更可靠，更具有说服力。数值模拟结果表明：(1)水文站滑坡的潜在主滑动面为滑体与基岩的接触面。但其贯通性较差。因此，滑坡体的整体稳定性较好，不可能发生较大范围内的变形或失稳；(2)水文站滑坡的位移方向总体表现为向河谷方向运动。滑坡体前后缘的位移量较小，中间位移量相对较大(22．8cm)。总之，在天然情况下，水文站滑坡的整体稳定性较好，不可能发生较大范围的变形或破坏。这与野外现场调研的结果相一致。     

堆石料三维边界面模型在FLAC3D中的开发与验证

堆石料三维边界面模型结合了统一非线性强度准则,可以反映三维应力空间堆石料的应变硬化、软化以及体积收缩和剪胀等传统本构模型难以反映的力学特性。基于三维边界面模型的基本理论,通过FLAC3D提供的二次开发平台,在VC++环境下实现了三维边界面本构模型的二次开发,并给出基于FLAC3D程序的边界面本构模型开发的关键步骤、编程要点和调试方法。利用开发的本构模型,开展了三轴压缩试验的数值模拟计算,并与理论值进行了对比分析。结果表明,嵌入在FLAC3D中的三维边界面本构模型能够较好地反映设定试验条件下的材料性能,而且三维边界面本构模型模型参数简单,都可从常规三轴试验获得,从而验证了三维边界面模型二次开发程序的优越性与合理性。     

基于三维GIS的第四系古河道沉积区工程建设适宜性评价研究

基于皖北楚店集、高炉集、江集和望町集4幅1∶5万综合地质调查成果,划定区内第四系地质结构与工程地质分层,控制茆塘期古河道的空间展布特征,融合多源数据与专家经验联合构建三维地质结构模型。综合考虑基础、工程、水文等地质条件,运用Delphi法确定了9项工程建设相关评价因子。基于AHP层次分析法、多因子综合指数评价法建立了评价指标体系与计算模型。通过三维GIS分析评价方法,综合评价区内50m以浅工程建设适宜性,分级圈定了适宜性好、较好、一般等各级区域。利用皮尔逊相关系数法对评价结果和单项因子进行关联分析,揭示了因子影响关系,提出了工程建设过程中需重点关注的因素。     

基于改进三棱柱模型的复杂地质体3D建模方法

建模方法是三维地质模型及其可视化研究的核心内容。针对连续体终止、错断位移等复杂地质体3D地质建摸的需要，本文对现有的三棱柱数据模型进行了改进，构建了完整的数据结构及其初步的拓扑关系，提出了基于改进三棱柱模型的连续体和不连续体的建摸算法，使其在处理地层尖灭、断层等复杂地质问题时更为灵活、适应面更广。     

工程岩体三维构模中钻孔数据处理方法

原始数据处理是工程岩体三维构模中存在的主要困难之一。从三维构模的角度,将工程岩体按几何特征抽象为4种结构单元类型。钻孔数据是描述工程岩体的重要原始数据,具有多尺度性。针对这个特点,提出钻孔数据纵向概化准则,解决工程岩体多尺度显示问题;根据地质学的地质数据解译方法,结合岩层层状分布的特点,提出层处理方法对钻孔数据进行概化处理,确定工程岩体所对应的结构单元类型,创建工程岩体结构单元三维构模数据,建立由钻孔数据所得到的工程岩体三维模型。     

刚性挡土墙后三维被动滑裂面的模型试验

针对无黏性土体,采用模型试验的方法,研究平移模式下刚性挡土墙后被动破坏滑裂面的空间形态。自主设计一种模型试验装置,重复开展6次试验,通过记录挡土墙后土体中预埋脆性玻璃条断裂的空间坐标,复原土体发生滑动的位置,绘制出挡土墙后滑裂面的三维形态图。试验结果表明：挡土墙后滑裂面具有明显的三维效应;挡土墙宽度内滑裂面纵向高度呈先缓慢增高后近似直线增高的曲面,初始破裂角度为9°,平均破裂角为26°,朗肯土压力理论的破裂角为28°;最大纵向破裂面长度为1.8倍挡土墙高度,与经典土压力理论的平面假定基本一致;滑裂面均有一定的横向扩展,主平面投影以初始扩散角约45°的斜线往外扩展,距离挡土墙最远处是宽度为0.7倍挡土墙宽度的水平线,斜线与水平线之间以半径为挡土墙宽度的圆弧过渡连接。研究结果为分析土体被动破坏的滑裂面空间形态提供了试验依据。     

雄安新区工程地质勘查数据集成与三维地质结构模型构建

雄安新区位于太行山以东平原区,100 m以浅地层以冲洪积冲湖积砂层和黏土层为主,工程地质条件良好。中国地质调查局组织实施了工程地质勘查工作,获取了百余个钻孔的地层、标贯、测试等地质数据,形成了雄安新区工程地质勘查技术方法体系,建立了工程地质钻孔数据库及三维模型,为雄安新区规划建设提供了有力支撑。本文从工程地质钻探数据获取、数据集成方法、地质资料处理技术等方面进行了整理和归纳,利用三维可视化软件建立工程地质三维结构模型。以雄安新区工程地质勘查数据集应用的实例,为城市地质调查和数据集处理及应用提供参考。     

水利水电三维地质模型覆盖层建模技术研究

近几年,建立水利水电三维地质模型成为地质工作者分析工程地质现象和掌握岩土体结构规律的一种新的有用手段。在CATIA软件的基础上,利用Visual Basic.net编程开发了适用于水利水电行业的三维地质建模平台,系统介绍了该三维地质建模平台,该平台包括覆盖层、地质层、水文层、模型分析、模型剖切、有限元分析等基本模块,结合三维地质建模软件提出了地质模型的覆盖层建模流程;针对建模过程中一些关键技术问题做了详细的分析研究,如原始数据处理、曲面分割、曲面缝合等。同时,该软件可实现对已建好的三维地质模型进行质量检测与修复,以保证地质模型的可靠性,最后利用该建模平台建立了某水电站的三维地质模型,利用平台的切割功能实现模型的任意位置、任意角度的二维剖切,以满足工程设计的需要。