大型复杂地质体三维数值模型构建方法比较研究

真实地质体三维数值模型构建是进行岩体工程数值分析面临的难题,开展大型复杂地质体三维数值模型构建方法比较研究具有重要意义。以3DMine数字化模型为基础,提出了3DMine-FLAC3D耦合建模方法和3DMine-Surfer-Rhino- ANSYS-FLAC3D多软件耦合建模方法,详细阐述了各建模方法具体步骤,深入分析了各建模方法优缺点及适用性,通过对比各建模方法的优势与短板,取长补短,改进了3DMine-FLAC3D耦合建模方法存在的缺陷,解决了复杂地质体三维数值模型构建难题。以广西铜坑矿锌多金属矿体开采为背景,利用大型复杂地质体三维数值建模方法,构建了锌多金属矿三维数值模型,分析了矿体上行开采地表沉陷规律。研究成果对准确构建大型复杂地质体三维数值模型具有重要指导作用。     

三维复杂地质结构模型的InterfaceGrid表达方法

三维地质结构模型是地质空间内地质构造和地质体对象边界的数字化表征模型。随着地质数据矢量栅格一体化集成和地质数据空间查询分析需求增多,构建统一表达地质结构的一体化空间数据模型成为三维地质信息科学领域需要解决的基础性问题之一。针对规则网格、PillarGrid和SBRT模型等难以实现复杂地质结构的精细表达问题,本研究提出InterfaceGrid数据模型,充分考虑地质结构和属性的地下分布具有极强的非均匀性、不连续性和空间多尺度性,且表现出纵向分层特性和多属性场耦合的相关性。基于InterfaceGrid设计理论模型和数据结构,构建统一描述三维地质结构的InterfaceGrid数据模型,实现复杂地质结构的矢量栅格一体化表达。基于GeoAtom地原子理论构建InterfaceGrid的形式化表达框架,提出InterfaceGrid的构建流程,以及基于InterfaceGrid模型设计数据更新和空间查询算法。采用GPU光线投射和自适应采样策略实现地质网格的体可视化和在线浏览,结果显示,与SBRT模型相比较,InterfaceGrid能够更加真实地描述地质边界情况,提高了三维地质结构模型的准确性。在全球岩石圈三维网格化构建应用InterfaceGrid,验证了InterfaceGrid在大规模地质数据组织管理中的适用性,相比较PillarGrid数据量减少约1/3,更加适合基于大数据量的网络地学应用服务。     

云南大姚地区六苴铜矿床小河－石门坎矿段三维可视化模型

大姚六苴铜矿床是中国砂（页）岩型铜矿床的典型代表。通过对小河－石门坎矿段钻孔、剖面及地形资料的综合研究,应用surpac vision三维可视化软件建立了矿区地表模型,实现了工程控制矿段的地层、矿体的三维显示,并结合成矿地质条件建立了地层、矿体、地形的三维模型,直观地显示了矿区地层、矿体的分布特征,为深部找矿预测和勘查设计提供了科学依据。     

三维地质建模及可视化系统的设计与开发

三维地学模拟是三维地质信息GIS可视化的核心内容。基于基础GIS软件平台MAPGIS,利用功能强大的三维可视化开发平台MAPGIS-TDE,设计、开发具有自主版权的三维地质建模及可视化系统。MAPGIS-TDE包括MAPGIS内核模块、MAPGIS-TDE基础平台、MAPGIS-TDE构建平台和基于MAPGIS-TDE的应用系统等4个层次。基于MAPGIS-TDE的三维地质建模及可视化系统分为地质数据管理、二维地质分析、地质断面处理、地质结构建模和地质属性建模等5大功能模块。系统实现时,将空间数据库划分为基础地理图形库、区域地质数据库、工程地质数据库、水文地质数据库、地球物理数据库、地球化学数据库等6类。该系统不仅提供了强大的地质数据管理、三维地质建模以及模型的可视化功能,还为专业技术人员提供了一个可视化的分析、设计平台。     

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。     

金属矿采空区三维探测及可视化建模与应用

准确掌握采空区形态、大小及其边界是控制因采空区引发的灾害及优化采矿设计等的重要基础性工作。运用空区三维激光探测系统对采空区进行精密探测,获取探测数据,对原始数据处理后,运用三维建模软件Surpac精确构建复杂空区三维可视化模型,直观地表达空区的空间形态;以空区三维模型为基础,进行空区的体积、顶板面积和采场周边的超、欠挖量、存留矿量、采场塌陷区回采指标的计算及动态监测,并准确获得了采空区的实际边界等相关信息,从而为矿山进一步开展矿柱爆破设计、空区充填、贫损测定与控制,以及进行采场垮塌区处理等提供可靠的基础性依据。     

PETREL软件在油藏三维可视化地质建模中的应用

Petrel地质建模软件的核心部分是建立储层沉积体系结构.它充分利用了钻井、地震、测井以及地层对比等信息,在岩性描述曲线和孔、渗曲线的基础上,选用不同的建模方法,通过对各个随机模型进行对比评价分析,最终建立接近油藏实际地质特征的全三维精细地质模型.针对鄂尔多斯A83井块长7储层,利用Petrel软件在各类钻井、岩性以及测井曲线的基础上,采用随机建模的方法建立符合实际的构造模型、相模型以及属性模型,为进行储层油藏数值模拟提供基础.     

榆神府矿区大柳塔井田煤层群采地面沉陷可视化数值模拟

针对晋陕蒙能源基地榆神府矿区大柳塔井田的地面沉陷问题,在分析研究区内水文地质、工程地质条件的基础上,确立了研究区的评价模型并采用世界上先进的数值模拟评价的FLAC3D专业软件包,对该矿区煤层群采的地面沉陷情况进行了可视化数值仿真模拟分析.     

岩体结构三维可视化模型研究进展

三维可视化研究是当前数学地质、石油物探、化探、水电勘察、地质灾害勘察与治理等研究的前沿和热点,也是快速、及时地再现地质体三维信息及综合分析的有效途径。三维可视化模型技术在相关行业的发展状况和软件开发程度不一,岩土工程领域岩体结构三维软件的开发和利用水平远低于石油地质和石油物探,在国内开发大型岩体结构三维可视化和分析软件系统是必要的。     

基于线框架模型的三维地质断层结构模型及其构建技术

基于地质断层构造的特点,文中提出了一种适合三维断层模拟的数据模型——线框架模型,并基于该数据模型详细描述三维断层结构模型的构建方法,实现了从层面结构的地质模型向块体结构的地质模型进行自动转换的关键算法。线框架模型以方向线框架来表达地质模型的骨架,以方向TIN网来表达地质模型的血肉,具备地质断层结构模型所要表达的各种几何元素与拓扑关系。基于线框架模型的三维地质断层构模技术将地质界面之间的交切在地质界面三角网形成之前就进行处理,将面与面之间的切割操作简化为线与线之间的操作,这种方法不仅能有效地减轻断层地质体构模的复杂程度,而且可以将线与线之间的交线作为地质界面三角网构建时的约束边,从而有效地保证了地质界面之间交切关系的正确性。     

基于平面地质图的地质体三维建模

文章针对大尺度研究区域勘探范围有限、不能直接基于勘探数据构建区域地质体三维结构模型的问题,提出了一种以平面地质图为研究对象的地质体三维建模方法。此方法以平面地质图为基础,利用Section软件在DEM模型(数字高程模型)约束下半自动绘制一系列图切剖面图,将二维剖面映射到三维空间,利用三维剖面上轮廓线的对应性和连续性构建地质体三维模型。通过广西东平地区地质体三维模型构建实例,验证了该方法的可行性。     

基于GOCAD的复杂地质体FLAC^3D模型生成技术

鉴于FLAC3D难以建立复杂三维地质体的缺陷和GOCAD强大的地质建模能力,本文提出了基于GOCAD软件建模和划分网格,并通过GOCAD与FLAC3D的接口程序,将其导入FLAC3D的复杂三维地质体建模方法,从而实现了复杂地质体FLAC3D模型的直观、快速建模。该建模方法在郴宁高速公路某软土地基斜坡高填路堤建模中得到了实际应用,结果表明该方法是完全可行和有效的。     

云南大姚地区六苴铜矿床小河-石门坎矿段三维可视化模型

大姚六苴铜矿床是中国砂（页）岩型铜矿床的典型代表。通过对小河-石门坎矿段钻孔、剖面及地形资料的综合研究,应用surpac vision三维可视化软件建立了矿区地表模型,实现了工程控制矿段的地层、矿体的三维显示,并结合成矿地质条件建立了地层、矿体、地形的三维模型,直观地显示了矿区地层、矿体的分布特征,为深部找矿预测和勘查设计提供了科学依据。     

基于SURPAC的复杂地质体FLAC3D模型生成技术

针对FLAC3D软件在复杂地质体模型构建及单元网格划分等前处理问题上存在的不直观、工作量大等不足,提出了一种新型的基于SURPAC软件的直观、快速的FLAC3D模型生成技术。在利用SURPAC软件构建地质体块体模型的基础上,将模型以数据文件的形式输出,然后对输出的数据文件运用ACCESS数据库进行处理,形成FLAC3D命令流,再将命令流调入FLAC3D软件中执行,从而实现了FLAC3D的直观、快速建模。该建模方法在广西大厂铜坑矿的空区稳定性分析建模中得到了实际应用,结果表明该方法是完全可行的和有效的。     

Surpac软件在三维地质建模中的应用

介绍了Surpac软件在数字矿山地质建模上的应用.以某矿山为例,根据矿区的原始资料,利用Surpac软件,建立了矿区数据库、实体模型、块体模型,清晰直观地反映了矿体的空间分布特征.研究涵盖了特异（高）值的分析与处理,块体属性的建立及其大小参数等的确定,矿体模型、岩性模型等在指导矿山工程布置上的运用等方面.最后,着重比较了Surpac与传统方法的储量计算结果,数据表明Surpac模型可靠,计算正确,可用于资源评估、资源动态管理、采矿设计及计划编制等工作.     

一种基于平面地质图的复杂断层三维构建方法

在分析平面地质图数据特点的基础上,为准确表达复杂断层的空间几何形态和相互之间的关系,引入了由地质形体的轮廓线构建而成的线框架模型概念;修正了边界表示法模型有效构建的基本条件;从地层与断层之间的关系角度详细阐述了有效构建线框架模型的方法;提出了以线框架模型为基础的断层面整体构建技术思路,解决了复杂断层面三维构建问题。     

地质断层三维构模技术研究

对包含断层的复杂地质体三维构模技术展开讨论并提出相应的解决方案。分析了实际勘察所获取的断层数据类型,设计了标准的断层数据库格式;系统地评价了两类基本的断层构模方法（即基于地层恢复的断层构模技术和基于分区插值的断层构模技术）,分析了各自的特点和不足,在此基础上提出了断层与地层的统一构模技术;该技术既能应用于同沉积断层,又能适应断层终止于地层内部的情况,还能处理具有多值面的逆断层构造的拟合问题,在理论上能够构造任意复杂的断层系统。通过北京奥运公园场址的断层构模实例验证了该方法的有效性。     

三维地质建模及应用实例

文章介绍了实体模型、场模型和混合模型三类空间数据模型及其相应的三维地质构模方法,列举了三维地质构模在矿产资源评价、城市地质、地下水资源评价方面的3个应用实例。在矿产资源评价中的应用是实体模型与场模型的集成,三维显示与检索采用实体模型,资源量估算和矿化分布预测采用场模型;在城市地质中的工程地质层状地质体建模采用多层DEM构模法,介绍了基于三维地层模型的剖切等应用分析;地下水资源评价中含水层组的三维建模采用剖面构模法,以水文地质剖面为建模数据源,辅以钻孔、含水层组底界埋深等值线、地表高程等值线等作为约束条件。     

复杂地层建模与三维可视化

提出了一种新的复杂地层建模方法。该方法先将离散的钻孔数据点分类,而后将不同类的离散数据点用径向基函数进行拟合;所生成的拟合曲面相交、裁剪得到地层的空间范围;由离散的数据点以及拟合插值点生成地层交界面格网,再经过计算机图形处理生成地层模型的三维图形。利用该方法对复杂地层建模,自动化程度较高、效果较好。