三维边坡地质体建模方法及工程应用(3)

３３０地下空间与工程学报第７卷

１

引言

三维地质建模是三维地学研究的一项基础性工作，是数字地质、石油勘探、岩土工程和水利水电工程中常常遇到的关键问题。所谓的三维地质建模（３Ｄ

Ｇｅｏｓｃｉｅｎ—ｅｅ

Ｍｏｄｅｌｉｎｇ），就是运用计算机技

术，在三维环境下，将空间信息管理、地质解释、空

间分析和预测、地学统计、实体内容分析以及图形

可视化等工具结合起来，并用于地质分析与工程需要的技术¨Ｊ。Ｅ．Ｃａｒｌｓｏｎ（１９８７）旧１从地质学的角度较早地提出了地下空间结构的三维概念模型。随后加拿大ＳｉｍｏｎＷ．Ｈｏｕｌｄｉｎｇ于１９９３年首次提出了三维地质建模的概念。

随着计算机技术的迅速发展，以及各类大规模工程建设的需要，三维地质体的数值模拟技术在岩土工程的各个领域得到及其广泛的应用，国内外学者对此作了大量的研究。陈昌彦提出用各种线符及其组合概化岩体结构和物性两类信息，并建立起相应的拟合函数，实现工程地质结构及边坡工程开挖的三维模拟和再现∞１；颜辉武采用Ｋｒｉｇｉｎｇ插值方法建立水文地质层三维模型，并利用体绘制技术进行可视化表达，在此基础上实现了基于体数据的任意剖切与三维交互；朱良峰基于基础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＂１；张昆基于３ＤＧＩＳ技术，结合一个具体的滑坡变形监测工程实例，采用不规则三角网和等高线构建了滑坡体三维模型拍ｏ；郑文棠基于ＡｕｔｏＣＡＤ平台，借助ＡｕｔｏＬｉｓｐ语言，采用滑动最小二乘法插值拟合，构建三维可视化模型一Ｊ。

虽然上述研究对三维地质体建模发展有很大的推动作用，但很多方法是基于某一数学进行编程，建模过程复杂，对用户要求很高，且很多模型的建立只能靠数据文件来实现，不能直观的进行图形的处理；根据ＧＩＳ技术进行建模，但由于数据结构和算法方面的差异很难再进行后期的三维数值分析。目前数值模拟技术大跨越的发展，一些三维地学模拟软件（如ＧＯＣＡＤ、Ａｕｔｏｄｅｓｋ、ＭａｐＧＩＳ等）以及数值模拟软件（如ＡＮＳＹＳ、ＦＬＡＣ３Ｄ、ＡＢＡＱＵＳ、ＡＤＩＮＡ、ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ等）广泛应用于三维地质建模的研究中。因此，能否根据现在应用广泛的地质与数值分析软件建立三维地质模型具有一定的意义。

三维模型的建立可使勘探数据更逼真的体现，从而有助于推断、预测和把握其所在研究区域内的

分布规律，为地质体的数值分析提供模型。本文利用编程手段，基于勘探数据，利用ＧＯＣＡＤ、Ｓｕｒｆｅｒ直接导出数据到ＡＮＳＹＳ或ＦＬＡＣ３Ｄ进行数值分析，模型可用ＧＯＣＡＤ直观展示，这将为复杂边坡地质体的三维建模提供一个解决思路。

２三维边坡地质体的建模方法

２．１建模软件介绍

ＧＯＣＡＤ软件是法国Ｎａｎｃｙ理工大学开发的主要用于地质领域的三维可视化建模软件，在地质工程、地球物理勘探、矿业开发和水利工程中均有广泛的应用。ＧＯＣＡＤ的特点是采用离散平滑内插方法（简称ＤＳＩ）作为核心技术。ＤＳＩ方法用一系列

具有物体几何和物理特性的相互连结的节点来模

拟地质体¨Ｊ。

Ｓｕｒｆｅｒ是美国ＧｏｌｄｅｎＳｏｆｔｗａｒ软件公司的产品，广泛应用于测绘、矿业、土木工程、地学等领域。Ｓｕｒｆｅｒ强大的插值功能和绘制图件能力，已经使它成为用来处理三维数据首选的软件，能迅速将离散点的测量数据通过插值转换为连续的数据曲面，进一步绘制等值线图、矢量地图、线框图和表面图等。Ｓｕｒｆｅｒ具有趋势面分析、体积和面积计算、坡度分析、坡向分析、剖面曲率、平面曲率和水平曲率分析以及剖面计算等空间分析功能一Ｊ。２．２三维地质体建模解决思路

图１三维地质体建模及数值计算流程图。具体流程可分为以下４步。

（１）原始勘测资料中的地形等高线和地质点数据可得到地表面模型；钻孔资料可得到各地层分层信息。通过这两点的体现，才可以得到真实反映的地表及各地层的实体模型，并能生成任意方向的剖面图。但由于野外勘探的限制，地层面的控制点通常非常有限，如果直接利用现有勘探数据建模难以与实际情况相吻合。因此，在生成地质体的地层或其他结构面时，必须加上相应的工程地质分析进行人工干预数据，对要建的地层面追加一定数量的控制点，以使其尽量与实际的地质结构面相符合¨０｜。值得一提的是对于勘测数据不是非常少的情况下，这一步骤可以略去，因为接下来使用的Ｓｕｒｆｅｒ中的插值功能可以很好的解决这一问题。

（２）ＡｕｔｏＣＡＤ软件支持的ｄｘｆ格式文件包含等高线、柱状图及剖面图等信息，通过ＧＯＣＡＤ将ｄｘｆ格式文件转化为三维坐标信息，并输入Ｓｕｒｆｅｒ中即可生成插值后的地表面（地层界面）信息的ｄａｔ文

搜索“diyifanwen.net”或“第一范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，第一范文网，提供最新教学研究三维边坡地质体建模方法及工程应用(3)全文阅读和word下载服务。