应用曲面磨光法预测矿井隐伏构造

矿井构造是影响安全、高产主要因素之一。前人对隐伏构造尤其是隐伏断层的预测做过一定的研究,但预测的结果往往不能令人满意。为改进传统方法的不足,提高对隐伏构造预测的准确性,尝试运用一种新的预测矿井隐伏构造方法～曲面磨光法,这种方法具有局部拟合和磨光性的特殊数学性质,通过对曲面进行多次磨光,找到隐伏的构造异常,达到预测隐伏构造的目的。山东东滩煤矿六采区运用该方法对隐伏构造进行了预测,分析得出的15条断层与勘查成果逐一对应,预测结果可靠。因此,曲面磨光法是进行矿井隐伏构造特别是隐伏断裂预测的一种有效方法。     

卫星遥感TM及SAR数据用于山区构造格局分析——以西藏墨脱地区为例

西藏墨脱地区山高路险，植被覆盖严重。区域地质调查中卫星遥感TM和SPOT光学图像受到植被干扰，地质构造露头不清；而微波侧视雷达图像（SAR）由于受到高山地形影响，信号遮蔽，控制点的精确选取和遥感地质解译也十分困难。研究中采用DEM（数字高程模型）模拟SAR图像的方法，利用模拟SAR图像对原始雷达图像进行控制点选取和影像正射校正，通过TM图像和SAR图像的正射影像处理以及二者的影像数据融合，并利用DEM进行三维构像，最大限度地发挥了TM图像和SAR图像的影响优及二者的影像数据融合，并利用DEM进行三维构像，最大限度地发挥了TM图像和SAR图像的影像优势，用于测区区域地质和构造解译，取得了较好效果。     

膨胀土弹塑性本构关系数值建模方法研究

按照数值建模理论,建立了不同含水率条件下膨胀土的应力-应变关系。通过可视化绘出了在整个应力场（p,q）中的三维应力-应变关系曲面和屈服轨迹。经过对比可见含水率的变化对膨胀土本构关系的影响是明显的。未使用传统的塑性势理论,而是采用数值建模方法,既克服了寻找塑性势解析表达式的困难,又可以任意选择含水率等初始条件,从而使建立的本构数值模型能够真实地反映膨胀土的变形过程     

保角变换在位场转换中的应用

本文提出了一种用保角变换（共形映射）进行任意曲面位场转换的方法，并给出了模型例子，讨论了产生误差的原因及应用中应注意的问题。     

全站仪在隧洞三维变形监测中的应用研究

根据隧洞开挖特点,结合现代测量技术,详细地分析了高精度全站仪在隧洞三维收敛变形观测中的应用。对仪器的选择、控制点和测点的布置、位移计算以及三维精度估算进行了详细地分析。     

压缩三维走时表提高克希霍夫偏移计算效率

地震波走时是克希霍夫叠前深度偏移的重要参数。三维克希霍夫偏移成像由于需频繁读取大数据量的走时表文件,所以计算效率不高。这里提出一种通过压缩三维射线追踪走时表,来提高克希霍夫偏移计算效率的方法：首先规划一个具有规则网格控制点并覆盖所有走时表点集的最小长方体区域,然后以三维三次B样条函数为插值基函数进行最小二乘法曲面体拟合,求出规则网格控制点的数值并以数组形式存储入内存,采用稀疏化存储进一步节省了内存空间。在偏移成像时,再由这些规则网格控制点的数值,使用线性插值公式解编出走时表。实际资料算例验证了该走时表压缩方法不仅近似精度高,计算稳定度高,计算效率高,而且由于省去了频繁进行大数据量走时表文件的读写操作,所以克希霍夫偏移的计算效率提高了二倍以上。     

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。     

煤矿开采在煤系砂岩中形成现代陷落柱的实例

通 过 钱家 营井 田 203泥石 流 突发 事故 ,对 陷落 柱 的形 成机 理 作进 一步 的 研究 ,巷 道临 空 空间 、构 造破 碎带 、高压 地下 水 的存 在是 煤 系砂 岩地 层 中形 成现 代 陷落 柱的 主 要控 制因 素 。     

基于OpenGL曲面最短路径可视化的实现

路径分析是GIS空间分析中的重要组成部分,但目前一些最短路径应用结果主要还是基于二维平面的线状显示。随着三维可视化技术的广泛应用,曲面最短路径可视化是GIS最短路径分析的一个热点。通过简化处理实现曲面近似最段路径的求解与三维可视化表达。首先根据逐点插入法生成了三角网曲面,并在此基础上构建三角网之间的拓扑关系．最后利用可视化开发语言VC＋＋6．0,并结合OpenGL编程实现了曲面上两离散点间的最短路径三维显示。实验证明,该算法计算速度快,表达效果良好。     

扫描电镜的定量体视测量法

本文提出了一种新的体视学原理及其在扫描电子显微镜中的应用。借助于它的实验技术,可从图象中获得大量信息,而且能测定图片上任何物体的真实尺寸与几何图形,这种方法具有如下的新功能:1.可测定小晶面夹角;2.可测定图片上任意两点之间的真实距离;3.可测定曲线的长度和曲面的面积。文中例举了该法应用于地学的三例.     

基于GPU的任意三维复杂形体重磁异常快速计算

提出了基于图形处理单元的任意三维复杂形体的重磁异常快速正演计算方法。将地下半空间剖分为大小相等规则排列的一组长方体单元,任意三维复杂形体可以表示成很多不同体积和密度(磁性)的长方体的近似组合。用解析方法计算出所有这些长方体在计算点的重力(磁力)异常,并累加求和,就可以得到整个模型体在计算点引起的重(磁)异常值。为了提高近似程度,需将地下半空间剖分得很细,用传统的CPU串行程序计算相当耗时。GPU在处理能力和存储器带宽上相对CPU有明显优势,采用GPU并行算法,可大大提高计算速度。相关试验结果表明,用GPU实现的正演快速算法计算结果正确,效率明显提高,为重磁异常三维物性反演提供了基础。     

The elastic response of multiple underream anchors

A technique is developed for the analysis of multiple underream anchor systems resting in an elastic soil. This technique may be used to consider anchor systems involving arbitrary anchor inclination and depth beneath the soil surface, as well as arbitrary number, shape, size and spacing of underreams. The approach is largely analytical in nature and involves only a fraction of the computation required for a finite element analysis. Consideration is given to the effects of anchor depth and inclination to the soil surface, and the spacing and number of underreams upon the elastic response of anchor systems. On the basis of the result from this study, a simple, approximate method for estimating the response of multiple underream anchors is proposed. This approach involves the use of several interaction charts, which are presented in the paper, and can be used as a hand method for estimating the load–displacement behaviour of quite general anchor systems to sufficient accuracy for most practical purposes. The use of the approximate approach is illustrated by an example.     

Strain-path analyses for arbitrary three-dimensional penetrometers

A numerical technique has been implemented to perform strain path analyses for arbitrary three-dimensional (3D) penetrometers. The technique is based on that developed in aeronautical engineering for the calculation of incompressible potential flows about arbitrary 3D, non-lifting bodies. It uses a source-density distribution on the surface of the body and solves for the distribution necessary to make the normal component of fluid velocity zero on the boundary. The surface of a 3D body is approximated by a series of plane quadrilaterals, and the integral equation for the source density is replaced by a set of linear algebraic equations which are then solved for the source densities on the quadrilaterals. The displacements and strains are eventually derived based on these source densities. A series of strain-path analyses have been performed for cone and flat dilatometer penetrations. Results show that the soil responses to these two types of penetrometers are fundamentally different.     

任意形状重磁异常三度体人机联作反演

作者在文中介绍了一种基于三角形多面体模型的重磁三维反演技术，其特点是既可通过和自动迭代方式来改变反演模型，又可通过过人机交互方式来改变模型，该技术具有较高的实用性。     

Curvature analysis of triangulated surfaces in structural geology

This paper addresses the problem of characterizing the shape of a geological surface on the basis of its principal curvatures. The surface is assumed to be modeled as a set of adjacent triangles defined by the location of their vertices and a method is proposed for estimating numerically the principal curvatures at the vertices of the triangles using a local C² interpolant. Also shown is how principal curvatures can be useful for studying the deformation of a geological surface (with application to 3D balanced unfolding), and analyzing the folding or faulting of the interface between two adjacent layers.     

基于三维激光扫描技术的复杂三维地质体建模方法

FLAC3D平台下前处理阶段复杂地质体三维数值计算模型的建立一直是岩土工程数值模拟工作者面临的难题,而三维激光扫描技术在获取复杂物体的精细空间数据的方面具有独特的优势。因此,本文提出以逆向工程为过渡平台实现复杂三维地质体FLAC3D数值模型的构建。利用三维激光扫描技术精细几何数据的获取功能,对复杂三维地质体空间形状几何信息进行提取;利用Geomagic Studio良好的点云数据处理及曲面建模功能,准确地重构了复杂地质体的CAD曲面模型;利用Hypermesh强大的几何处理能力及网格划分能力,将复杂地质体的CAD曲面模型进行实体化和网格化;最后由FLAC3D软件内嵌的Fish语言编制的文件转换为FLAC3D能够识别的文件格式,从而实现了该软件前处理过程中复杂三维地质模型的高效、精准的建立。结合工程实例,对该方法的可行性与仿真效果进行了检验。结果表明该方法具有方便、快捷、合理且实用性强的优点。     

红格铁矿三维反演与地质建模

四川红格钒钛磁铁矿是我国重要的岩浆岩型铁矿石产出基地。在过去几十年中,对红格地区进行了不同程度的勘探,积累了大量地质、物化探资料。但是,这些工作比较分散,不同单位不同时期用多种方法开展了多种比例尺的地质、物化探工作,资料零散的分布于不同单位,没有进行过系统的梳理及研究。本文对红格矿区进行有地质约束的三维磁异常反演,建立了三维地质模型,并实现了三维可视化。分析所建三维地质模型,从宏观上推测了红格铁矿的成矿控矿规律及岩浆运移通道,微观上预测了红格矿区矿体空间位置、形态及控矿、容矿、含矿地质体的分布规律。另外,结合地质模型还进行了找矿潜力评价,分析了矿区外围和深部的找矿前景。     

基于轮廓线三维矿体表面重建的一种改进算法

基于轮廓线的三维矿体表面建模方法是矿体建模的主流方法,但在实际应用中,传统的建模方法显现出了不足之处,笔者对该方法进行了针对性地改进。对于一组单轮廓线可自动添加矿体趋势线,并且还可以进行人工编辑修改,然后利用中间加密轮廓线的方法实现对矿体形态的控制。通过投影计算封闭轮廓线之间的最短距离自动添加分支点,利用平面的带洞限定三角剖分实现分支的自动构建,大大节省了人力资源,同时保证了分支矿体的准确性。针对初始构建的三维矿体表面模型几何质量差,引入了质量控制,实现了表面模型的重构,保证了模型质量和后续的计算。这些改进在实际的应用中取得了良好的效果。     

三度体梯度磁异常全方位正反演方法

首创了磁法勘探学科中三度体任意方向梯度磁异常全方位正、反演方法。首先 ,在球坐标系中 ,导出了三度体任意方向梯度磁异常的两个球谐级数通用正演表达式 ,为实现全方位反演奠定了理论基础。然后 ,由第 1个梯度磁异常球谐级数表达式出发 ,提出了三度体总磁化方向、磁矩模值反演方法 ;由第 2个梯度磁异常球谐级数表达式出发 ,提出了三度体磁矩重心、近似形态与分布范围 ,以及有广泛实用价值的“均磁凸形体”边界点位置等全方位反演方法。最后 ,给出了 1个三度体梯度磁异常全方位反演的理论模型验证实例。     

大比例尺成矿预测中高精度立方格预测模型快速构建算法

立方格模型是一种常用的大比例尺三维可视化预测模型。在计算机三维图形学中,立方格模型又被称为块段模型,该模型比较适合表示非均匀体数据的空间分布,在矿山大比例尺深边部成矿预测、三维反演、矿山储量估算等领域得到广泛应用。目前,构建高精度立方格预测模型的一般方法是将已有地质体、地表、构造等三维地学对象进行栅格化。针对栅格化过程中遇到的2个关键问题,即体形的空间形态复杂和需要计算的长方体数量大（≥10⁶）,应用三维网格分割与种子填充（flood-fill）思想实现快速构建三维复杂体的立方格模型算法,其时间复杂度为O(n)。该算法的主要优点是花费相对小的空间代价高效地解决大量三角面与长方体的相交和空间查询计算问题。同时,应用该算法得到的立方格预测模型的长方体被划分为边界、内部和外部,便于开展预测要素综合模拟、矿山储量计算以及三维空间分析等其他后续地质应用。特别是将种子填充思想应用于高精度立方格模型构模,具有一定的创新性。本算法不仅适用于矢量体的快速栅格化,也适用于空间非自相交曲面（例如数字高程模型）的快速栅格化。