三维地质建模及其工程应用

本文从三维地质建模的概念出发,探讨了其一般过程,包括地质变量预测、地质特征解译、空间分析等,并介绍了三维地质建模的体视化方法,最后以润扬长江公路大桥工程为例,运用切片级重建方法,建立地质模型,并进行了三维地质分析.实践表明,三维地质建模技术是认识复杂地质体的空间关系和特征的强有力的工具,具有广阔的应用前景.     

三维地质建模方法在复杂断块油气藏研究中的应用

断块油气藏断层发育,构造复杂,应用确定性地质建模技术可实现构造模型的三维可视化.通过对油气藏顶底层面断层线的精确编辑,实现油气藏内部断层之间复杂的切割关系,从而形成油气藏精确构造模型,解决了内部被多条断层切割的复杂油气藏构造建模研究过程中回避内部断层的缺陷.该技术可以建立油气藏精确构造模型,并在梨树断陷河山地区地震反演的应用中取得了较好的效果.     

Geo3DML在三维地质建模中的应用研究与建议

由中国地质调查局组织研制的《三维地质模型数据交换格式》已制定完毕,并进行了一定范围的试用,即将发布实施,这是中国区域地质调查、矿产资源勘探以及数字矿山界的一件大事,它将促进三维地质建模技术在我国的广泛应用。通过研究与试用,阐述了对该标准的理解;给出其在三维地质建模中的应用实例,包括三维地质填图试点项目、矿产资源勘探项目;讨论了该标准的数据与数字矿山常用的DXF转换的必要性与具体实现方法。将该标准与国际地球科学联合会(IUGS)及开放地理信息联盟(OGC)制定的GeoSciML进行比较,指出Geo3DML是面向三维地质模型的表达,而GeoSciML以前的版本则侧重于互联网环境下传统的二维地质图件的地图服务与要素服务。最后对该标准的应用实施提出了8点建议：给Geo3DML以应用机会,将Geo3DML升级为国家标准,对Geo3DML补充一些细节,向相关行业宣传Geo3DML,在地质调查与矿山资源勘探项目中积极使用Geo3DML,将Geo3DML作为地质报告评审中三维地质模型的数据格式,三维地质建模软件厂商积极支持Geo3DML,数字矿山软件与Geo3DML接轨。     

三维建模技术在区域工程地质勘查中的应用研究

近年来,北京地区规划新城勘查工作大规模展开,大量的地质资料信息需要进行整合利用,并且为了满足新城勘查的精度要求,迫切需要对隐蔽、复杂的地下空间进行精细的描述。三维地质建模系统,凭借其强大的空间信息管理、地质信息解译及空间分析功能,成为解决以上问题的首选工具。本文从软件界面、系统优势、建模思路对Creatar三维建模软件进行了介绍,并以房山新城为例进行了模型的创建和分析。结果表明Creatar软件能迅速完成地质体及结构体模型的创建,并且其切片和推进等分析功能能够实现对地质体某一重点部位的着重观察,可以为建筑场地选址、地下空间建设与数据管理提供地质信息支持,提高工作效率,在新城勘查工作中发挥了重要     

三维地质建模研究现状与发展趋势

本文对三维地质建模技术的提出、三维地质数据模型及软件应用等方面的问题进行了总结，并指出了本领域未来的发展方向。     

复杂断裂构造条件下城市地质三维建模方法研究

三维地质建模技术是城市地质应用中的一个前沿课题。三维模型的准确程度对于工程分析、判断和决策影响极大。常规的三维地质建模方法通过大量简化地质条件来降低建模的复杂度,却无法精确描述断层等复杂而特殊的地质现象。笔者以构造条件复杂、断裂发育的沉积盆地为研究对象,对复杂断裂构造条件下城市地质三维建模中的关键技术和建模方法进行了探索性研究,形成了一套以地质构造框架为单元,以岩层出露线和岩层产状作为岩层的形态要素,钻孔数据作为层面的控制要素,形成一套由面成体的“构造镶嵌”地质建模的技术方法流程。关中盆地第四纪三维地质建模实例证明,该方法可以有效地提高复杂断裂条件下三维地质建模的效率与准确性,可为地质条件复杂地区的城市地质调查项目提供借鉴。     

三维地质建模技术及其在煤田构造中的应用

煤炭地质勘查的研究对象、勘探方法、数据资料在空间上都是三维的,适合于采用三维地质建模技术进行管理。根据三维地质建模与煤炭地质勘查是否同时,可将煤炭地质勘探三维地质建模分为两类,一类为勘探工作中,主要以钻孔数据为主,用于制作三维地质模型的原型,生成煤层底板等高线、剖面图草图,供地质工程师进一步加工,构建精细的三维地质模型;另一类为勘探工作后,即以已经做好的煤层底板等高线图、剖面图为主要数据源,构建精细的三维地质模型。精细的三维地质模型可用于煤矿设计、数字矿山建设。三维地质建模技术的应用有利于煤炭地质构造的研究,主要表现在:第一,可对地面、钻探、物探、化探多种手段获得的探测资料进行集成与同化处理,提高信息空间的一致性;第二,地质构造要素表达具有直观性与三维立体性,如断层的表达,其在三维环境中不仅可表达为一个面,并且能清晰反映断层与地层、以及断层与断层之间的相互切割关系,弥补了平、剖面图上仅表现为一条断层线的不足;第三,可平、剖面三维联动编辑,很好地保证平面图与剖面图的空间一致性;第四,可以在剖面上以画草图的方式确定剖面上煤层对比与断层切割方案。     

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。     

基于剖面三维地质建模方法及在本溪地区应用

针对成矿带三维地质建模面临的实际问题,以GOCAD软件作为三维建模工具,阐述了基于剖面的三维地质建模流程与方法.为了充分揭示本溪地区深部地质情况及隐伏铁矿的发育情况,采用基于剖面的三维地质建模方法构建了本溪地区907km2的三维地质模型,获取了本溪地区地下三维地质结构,显示出该地区盖层发育宽缓褶皱,断裂切割作用强烈,基底最大埋深可达4200 m,在变质基底埋深较浅的地区,具有很大的铁矿资源勘探潜力.实际应用情况表明,基于剖面的三维地质建模方法符合地质研究从二维到三维的工作流程和思维习惯,是一种有效的成矿带三维建模方法.     

三维地质建模与GIS的结合研究

三维地质建模与GIS应用目的不同,由此决定了它们研究重点不同,这二者的相互结合能促进双方的共同发展,但目前对此还缺乏较系统的研究。这里在对三维地质建模和GIS功能进行比较分析的基础上,指出了二者相结合的意义,提出了二者相结合的途径并分析了各自的优缺点,最后对二者相结合的发展趋势进行了展望。     

LANCZOS迭代算法及其在三维地电场数值模拟计算中的应用研究

在三维电阻率的正演计算中往往涉及到快速、准确求解大型线性方程纽Ax=b的问题。通过采用有限差分法来构造出求解点电源三维地电场的大型稀疏对称线性方程组。并引入Lanczos迭代技术，构造出三对角阵方程组，然后采用正交分解法进行求解，它是Krylov子空间方法中的一种。与传统迭代算法相比，它占用内存少，收敛速度快且稳定。针对大型稀疏矩阵及MATLAB语言的特点，采用简单记录矩阵的非零元素值及其所在行、列值的方法存储大型稀疏矩阵，可大大节省机器内存，提高运算速度。理论分析和计算实例显示，此算法是地电三维正演计算的有效方法，为下一步的反演计算打好基础。     

基于逆向工程的三维复杂地质体精细建模及ADINA前处理在FLAC3D 建模中的应用

逆向工程技术作为一门新兴学科在复杂模型建模方面具有独特优势,并在许多领域得到了广泛的应用,在此基础上本文首次提出了基于逆向工程的三维复杂地质体精细建模技术,使得建立模型达到既可视又可算的目的。利用现行大型通用有限元仿真平台(ABAQUS,AD INA,ANSYS等)良好的网格划分功能且具有与CAD /CAM软件有着良好的接口这一优点,对模型进行网格划分,然后转换为FLAC3D能够接受的格式,从而克服了FLAC3D在前处理建模方面的不足。以AD INA为例对相应的接口程序开发过程进行了阐述,将上述技术方法应用于工程实例,取得了很好的效果。     

三维地质建模及可视化技术在固体矿产储量估算中的应用

将三维GIS技术、三维地质建模及可视化技术与固体矿产储量估算相结合,对于提高储量估算和管理的智能化和自动化水平,具有重要意义.文章提出了一种利用三维地质建模与可视化技术进行固体矿产储量估算的可行性方案.并提出了应用轮廓线进行三维矿体表面建模时尖灭与分支情况处理、带约束的三维矿体表面建模的解决方案.     

地质三维信息模型研究及其应用

地质三维模型研究与应用在地质构造研究、资源勘探与开发等领域具有十分重要的意义。针对地质勘探等原始离散数据采用UML建立数据静态结构模型,利于GIS空间数据库集中存储管理;根据原始数据的特征,采用矢量层面构模技术建立了三维层面模型,生成地层表面和地层层间实体的连续数据;三维可视化模型采用流行的OpenGL图形技术,实现了原始数据、特征层表面和地质体三维显示与交互式剖切操作等。基于组件开发技术建立了地质三维信息模型系统,成功应用于城市地质勘察三维建模与可视化分析,并指出可在三个层次对此模型进行重用与扩展,具有较高的推广应用价值。     

CAD软件在工程地质三维建模中的应用

如何快速、准确地建立地质体的三维模型一直是众多岩土工程数值模拟工作者所面临的难题。虽然三维地学模拟软件具有很好的三维地质建模能力,但是由于数据结构的差异,采用他们现行三维地学模拟软件建立的地质模型难以导入数值模拟分析软件中,以为相应工程问题的数值模拟服务。目前,随着各种CAD、CAM软件行业的的飞速发展,涌现出了许多优秀的三维建模软件,而且这些软件大都与现行数值分析软件有着良好的数据接口功能。据此,本文提出了采用现行CAD软件来建立工程地质体的三维模型,使得建立的模型达到既可视又可算的目的。将其应用于云南某高速公路边坡的三维建模中,证明了该法具有方便、快捷和合理等优点。     

FLAC数值模拟软件及其在地学中的应用

FLAC是以拉格朗日差分法为基础的一种数值模拟应用软件,主要用于岩土力学工程。近年地质学家将其应用到地质构造和块体运动学、动力学研究中,以证实或证伪地球学家们提出的相关地球动力学模型。本文初步介绍了FLAC应用软件的基本原理、使用方法以及它在国内外地质学上的几个应用实例。     

高精度三维迭代叠加方法研究与应用

速度分析和静校正精度高低影响地震数据叠加效果.常规速度分析是建立在时距曲线符合双曲线假设基础上,实际反射波旅行时并不总是满足双曲线规律,存在静校正误差,特别是中短波长静校正量会扭曲反射波双曲线,不准确正常时差无法使动校后CMP道集上地震道反射同相轴在叠前对齐.本文介绍高精度三维迭代叠加方法,是利用双方向倾角扫描方法建立三维模型道,利用CMP道集与模型道相关求取并消除剩余时差,经保振幅叠加后取得明显效果.     

基于MLS的FLAC3D复杂三维地质建模

针对岩土力学分析软件FLAC3D建模效率较低的不足之处,在分析FLAC3D建模命令以及网格模型＊.FLAC3D文件格式特点的基础上,介绍了空间坐标变换、MLS插值的方法与意义,并提出了新的建模方法,开发了相应的计算机辅助建模程序.该程序直接读取原始数据点,无需借助第三方软件,通过坐标变换、MLS插值,可快速生成具有复杂边界的地质模型,且便于材料参数和应力边界条件参数的赋值,可有效地提高工作效率.     

基于钻孔数据的地层三维建模与可视化研究

地质体三维建模是地学信息系统核心课题之一,对现有建模方法进行分析,结合地层特点,提出首先引入虚拟钻孔,利用Kriging插值方法建立地层三维模型;其次把虚拟钻孔参数的调试结果及专家知识等资料在建模流程中予以充分体现,从而建立相对精确的三维地层模型;最后基于本文建模方法开发了一个三维地层模型,并用实际资料进行了验证,能有效满足工程需求。