數字地下空間與工程三維地質建模及應用研究.pdf

1、三維地質模型能夠清晰的表達地質體的空間分布、空間關系及屬性特征等，已廣泛應用于能源、礦山、城市地下空間和交通隧道等領域。隨著應用的深入，對建立研究區(qū)域三維地質模型的需求越來越旺盛，需要對三維地質建模方法進行深入研究；現有的地質建模方法沒有考慮研究區(qū)域的場地特征和數據特征，本文則從這兩方面考慮了地質建模的層次性：對于簡單地質條件則適應于鉆孔地質建模方法，對于復雜地質條件則適應于剖面地質建?；蚨嘣吹刭|建模方法。基于此，本文的主要研究內容有如

2、下方面： 1．建立以地質采樣為約束條件的地質建模體系框架三維地質建模是三維地學模擬系統的核心內容，在數字地下空間與工程框架下將地下空間分為地質對象和工程對象。重點研究地質對象，分別從幾何特征、空間特征和數據特征做了系統分析，認為認知地下空間的重要手段是地質采樣，建立了以地質采用為約束條件的地質建模體系框架。 2．發(fā)展并完善基于鉆孔數據的地質建模方法鉆孔數據是最直觀、準確和詳細的地質信息，基于鉆孔數據建立三維地質模型，一直

3、是國內外研究的熱點。本文將鉆孔地質建?？偨Y為兩個核心步驟：一是基于Delaunay構網確立鉆孔之間的拓撲關系，二是鉆孔地層之間連接關系推理。一般的基于鉆孔數據建模僅是利用原始鉆孔生成三維地質模型，由于成本高昂，數據量較少，所建地質模型粗糙，可視化效果差。通過插入適當數量的虛擬鉆孔可實現地質模型的細化，本文提出用Delaunay細分三角剖分來確定虛擬鉆孔的插入位置，用自然鄰接方法生成虛擬鉆孔實體。并利用自然鄰接實現對地層尖滅的進一步處理，

4、使其更加符合實際。 3．基于地質剖面的地質建模方法鉆孔建模方法通常適應于簡單地質條件區(qū)域，針對這一特點，著重研究了基于剖面的地質建模方法，該方法適合復雜層狀地質構造場地。首先研究序列剖面建模的一般原理，接著對地質剖面進行數據分析，將其分為三個層次，即地層線、地層塊和層。利用最小多邊形自動搜索算法實現對地質剖面數據的快速處理，使其構成剖面建模的基本單元，也即地層塊或層。然后，討論了輪廓線三維表面重構算法，通過施加強約束條件改進了最

5、小對角線算法，避免了輪廓線之間的錯誤連接。最后，利用改進的輪廓線表面重構算法，研究了斷層和褶皺構造的三維地質建模方法。 4．多源地質建模方法實際工程中，地質信息通常是由多種類型的，除地質測繪信息、鉆孔、剖面之外，還有施工開挖所形成的地質素描等信息，這些信息同樣能對地質模型起到約束作用，能夠使地質模型得到進一步精細化。通過對數據源的分析，確立一套多源地質建模方法，對其中所涉及到的如層面裁剪和斷層錯動以及層面插值方法做了研究。