Kriging插值方法在地层模型生成中的应用

为了建立三维数字地层,采用了一种适合城市工程地质和岩土工程特点的地层数据模型-基于钻孔信息的3棱柱模型。由于钻孔之间的距离稀疏程度、方向、数据值存在差异,钻孔以外未知的地质特性需要插值和推断,传统的数理统计方法无法很好地解决空间样本点的选取、空间估值和2组以上空间数据的关系等问题。借鉴地质统计学的Kriging方法给出一种距离加权插值算法,即先根据空间数据得到统计特征,再根据统计特征进行插值。通过对地层模型插值结果的观察,得出该算法可以获得良好的插值效果。     

地层特性随机场插值方法应用研究

地质勘探中钻孔的数量常是有限的,钻孔以外未知的地质特性需要进行插值或推断。实践中一般假定两钻孔之间的地质特性为线性分布,用直线连接。线性连接方法简单,但精度难以保证。因此,有必要进一步研究简便且精度高的插值方法。对常用的空间插值数学方法作一简要评价,认为Kriging法更适用于地质特性随机场的插值。并尝试将Kriging法应用于南水北调穿黄工程砂土地基标准贯入击数及液化范围的空间插值,采用合适的变差函数以反映砂层的空间相关特性,由插值结果得到地基砂层标贯击数及液化范围的沿线分布,从而可以更好地了解地层特征的变化情况。     

基于地质雷达和钻孔数据的三维地层建模

为了结合地质雷达探测图像和钻孔数据共同用于地层的三维建模,根据反射波组的同相性和反射波形的相似性,通过与钻孔采样数据的对比,从处理后的地质雷达数据中提取出虚拟钻孔数据用于建模;基于该类数据的一般分布特点,根据曲面光顺的条件构建了网格的插值算法。采用该方法对某区域进行了三维地层建模。     

三维地层建模钻孔数据预处理研究

钻孔数据是三维地层建模的主要数据来源之一,在三维地层建模中,地层界面一般基于钻孔数据插值而成,正确处理钻孔数据是构建理想三维地层模型的前提和基础。三维地层拓扑关系极其复杂,地层界面插值数据在数学上选择也不是惟一的,因此,常导致构建地层模型出现与事实相悖的情形。针对这一点,根据地层地质演变历史,建立地层层序序列,此序列记录地层地质年代顺序及其拓扑关系。根据地层地质特征,可将地层拓扑关系概化为两类：“覆盖”和“侵蚀”。据此地层层序序列可惟一确定地层界面插值数据,从而构建正确地层模型。采用python语言实现了该钻孔数据预处理算法,实例表明,该预处理方案能正确地预测实际地层。     

基于地统计学方法的降水空间插值研究

为了实现离散降水数据到连续降水数据的插值,以内蒙古自治区多年(1950～2000年)平均降水量为例,讨论了不同空间插值方法的优劣,发现基于地统计方法的Kriging插值具有最佳的插值效果.进一步对比Ordinary Kriging和CoKriging插值方法的4种不同的半变异函数模型,结果表明利用指数半变异函数的CiKriging插值方法具有最小的预测误差.地统计方法对于预测降水具有重要的价值,而不同的地区具有各自适合的模型,理解该方法的数学原理和操作过程,对相关研究具有借鉴意义.     

地层数据的常用空间插值方法介绍和比较分析——以上扬子区宝塔组厚度重建为例

基于地理信息系统的空间插值是利用离散数据研究地质体及其属性特征的空间分布模式和规律的重要技术方法。本文系统介绍空间插值的原理、工作步骤以及地层学数据在插值中的相关特点,并以华南上扬子区广泛分布的一套碳酸盐岩——奥陶系宝塔组的地层厚度重建为例,介绍反距离权重法、样条函数法和克里格法3种常用插值方法各自的特点。反距离权重法的插值结果位于已知最大值和最小值之间,能保留细节特点,但易出现"牛眼"效应;样条函数的插值结果较平滑,但是预测值会出现超出已知最大值或最小值的现象,因此适用于属性值渐变的情况;克里格法不属于精确性插值,其预测值与实测值之间存在一定的误差,但是能较好地反映数据的整体变化趋势。综合来看,数据点数量越多、分布越均匀、值变化越平缓,插值效果就越好。但在数据条件给定的情况下,根据数据的统计特点和空间分布特征,选择合适的插值方法,是保证插值结果质量的重要前提。     

基于钻孔数据的三维可视化快速建模技术的研究

为了实现三维建模过程的智能化以及自动化,以及使复杂地质体三维建模过程变得简单,针对CAD图形资料编写了能够直接将地表、钻孔等地质信息读入到数据库的DXF接口程序,提出了一种利用GA-Kriging插值手段对地层属性进行插值并最终实现三维可视化快速建模的方法,并且在此基础上基于VTK图形库实现了三维建模、等值线绘制、钻孔显示、切片以及特定地层的提取以及体积的计算等功能。在编写Kriging插值算法时,为了实现块金常数、变程等常数取值的自动化、最优化,应用GA智能算法求解。最后,通过地铁隧道的一个工程实例,对建模方法以及相应的算法模块进行了验证,表明方法具有一定的优越性。     

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。     

基于UPSO-Kriging的综采工作面三维建模研究

基于传统地质统计学的综采工作面煤层赋存形态三维建模的基础是Kriging插值算法,但其选择并拟合的变差函数模型并不能较好地反映实际的地质特征与空间数据的变化趋势。对此,本文提出UPSO-Kriging插值法:针对PSO算法存在的收敛速度慢、易陷入局部解等问题,优化算法,将优化的PSO算法(UPSO)引入Kriging插值中求解变差参数,拟合出变差函数模型,实现工作面煤层结构中各层的高程值预测;在此基础上,基于规则网格法建立DEM数字高程模型,运用Three.js实现了综采工作面煤层赋存形态三维可视化,可为煤炭企业的透明、智能、分质开采提供科学依据。     

床面粗糙形态的二元分形插值模拟

针对床面粗糙形态具有自相似性的特点,应用二元分形插值迭代函数系统,对床面粗糙形态进行了分形插值模拟,模拟中分形插值邻域Ak根据Kriging空间插值方法的变异函数球状模型确定,垂直比例因子sm,n通过基于插值点数据的多元统计分析确定.结果表明:分形插值重构的床面粗糙形态与原床面形态的相似程度将随着插值点信息量ic的增加...     

临川市工程地质条件与区划

本文通过野外调查和生产实践，在总结临川市范围内第四纪地层分布规律及其工程地质性质的基础上，对临川市进行了工程地质区划，讨论了各区域的工程地质条件和建筑适宜性及其相应的钻探方法。     

晋江市地震地质灾害评价与分区

本文收集了晋江市大量的工程地质勘察资料 ,针对晋江市区场地工程地质条件 ,从地震地质背景、历史震害的影响出发 ,依照相应规范和地质类比等方法 ,通过对晋江市区地震砂土液化、软土震陷、地震边坡效应、地震断层破坏效应的评判 ,结合地层、地形地貌分布情况 ,进行震害效应分区。     

延吉—珲春地区圆砾层地基承载力研究

延吉—珲春地区的圆砾层是该区域工程建设经常利用的土层.为了获取圆砾层可靠的地基承载力数据,探讨确定地基承载力适宜的测试手段和方法,以及检验以前地基承载力数据的可靠度,采用载荷试验和重型圆锥动力触探试验原位测试方法对圆砾层的地基承载力进行了测试研究,获取了十二组地基承载力特征值、变形模量和重型圆锥动力触探锤击数试验数据.通过对试验数据的统计分析,得到了圆砾层地基承载力特征值的范围,得出地基承载力特征值、变形模量与重型圆锥动力触探锤击数线性相关的结论.据此,提出了适合当地工程地质条件的根据重型圆锥动力触探锤击数计算圆砾层地基承载力特征值和变形模量的经验公式.为延吉—珲春地区岩土工程勘察工作能够准确可靠、便捷、经济地确定圆砾层地基承载力特征值和变形模量提供了依据和方法,并为吉林省其他地区圆砾层地基承载力的研究提供了参考.     

基于指示和普通克里金的不连续地层厚度估计方法

因为克里金插值方法考虑了样本的空间统计特征而被广泛应用于地层建模。但对于地层尖灭、缺失等不连续地层情况,常用的克里金方法（如普通克里金方法）通常给出较为平滑的地层厚度估计结果,在地层分布边缘的局部范围内与实际情况相差较大。针对不连续地层,提出一种采用指示克里金和普通克里金相结合的地层厚度估计方法。该方法首先采用指示克里金方法估计地层分布范围,然后采用普通克里金方法估计分布范围内的地层厚度,并根据估计标准差来评价地层厚度的不确定性。将提出的方法应用于上海长江隧道的地层建模,通过交叉验证,证明了该方法在地层分布边缘的局部范围内能明显改善地厚度估计结果,标准差降低了15%～18%,得到了比普通克里金和线性插值方法更接近真实情况的地层厚度估计值。     

基于超前钻探测试的隧道地层智能识别方法

可靠地识别掌子面前方地层是保证隧道工程稳定与安全的重要因素之一。传统的超前地质预报方法不能同时保证有高识别精度、低实施成本和占用少的施工时间,对于不同地质情况的地层识别通用性不强。在传统超前钻孔的同时获取掌子面前方围岩钻探测试数据,实时获取不同深度岩层情况,将大大提高超前预报效率,方便快捷,不影响施工,但目前缺乏客观、准确的地层识别方法。提出了一种基于神经网络的钻探测试数据智能分析和地层识别方法,对楚大高速公路九顶山隧道超前钻探测试数据进行了深入分析,通过隧道开挖后所揭示地层对分析方法进行了验证。结果表明：单一钻进参数用于地层识别的错误率在35%左右,打击能和打击数、送水压力和送水流量的参数组合不能显著提升地层识别准确率;钻进速度、扭矩、回转数、推进力的参数组合可降低地层识别错误率至22%。在神经网络模型中引入钻进参数的标准差,可大幅降低错误率,可使地层划分错误率下降9%～12%;多参数组合下的神经网络钻探测试神经网络模型对随机抽样的地层识别错误率小于10%,对单个钻孔的地层识别错误率小于14%。     

苏通长江大桥的工程地质研究

过去10年来,随着城市化加快发展,促进了长江下游特大型桥梁的建设,其中主跨1 088m的苏州—南通特大斜拉桥就是其中之一。苏通大桥位于巨厚的第四系覆盖层地区,因此,土层结构特征、持力层和基础型式的选择,以及工程参数的确定成为主要工程地质问题,需要研究解决。应用岩土工程优势面理论对苏通大桥的研究思路,着重介绍了在巨厚覆盖层地基中用层组结构划分和优势层的研究观点,用优势指标法量化判定桩和沉井基础的持力层以及用多法求合理设计参数和提出若干工程设计与施工的建议等三方面问题的研究成果,从而推动了该工程的顺利进行。     

黄土隧道工程问题调查分析

以已建的20余座黄土隧道为背景,调查分析了黄土隧道典型的工程地质和水文地质条件,总结了相应的支护方案和施工方法以及存在的工程问题,并进行了原因分析。结果表明：塌方是黄土隧道的主要工程问题,隧道周围汇水长廊的形成是黄土工程问题产生的主要原因,隧道进出口段和地质条件发生突变的地层是工程问题发生的主要部位     

工程地质中基于OpenCASCADE的地表和地层三维建模

为了更加直观和准确地分析工程地质中的地质信息,通过对比分析传统三角网建模方法的优缺点,展示了OpenCASCADE曲面建模技术在三维模型中的连续程度、光滑度、细腻度等方面的优势.利用该技术建立三维地表和地层层面模型,并通过地层层面的求交和缝合技术完成了地层层间实体模型构建.基于OpenCASCADE几何造型库在VC＋＋平台下实现了地表、地层模型的三维可视化和场景控制功能.通过桥梁工程地质的实例应用,结果表明：三维地表地层模型的应用可以有效提高工程建设中地质分析和地质解译的直观性和可靠性.