基于Bentley市政工程三維地質(zhì)模型創(chuàng)建應(yīng)用

三維地質(zhì)建模與可視化技術(shù)能夠形象表達(dá)地質(zhì)體的地層信息及空間構(gòu)造特征,對于工程設(shè)計和決策具有十分重要的意義。在綜合前人研究成果基礎(chǔ)上,提出一種基于二維地質(zhì)剖面構(gòu)建三維地質(zhì)模型的方法,該方法充分利用已有資料,并融入專家知識經(jīng)驗,具有用戶交互簡單、對于復(fù)雜地質(zhì)現(xiàn)象處理能力較強(qiáng)等特點(diǎn)。同時,本文還分析了建模過程中的若干關(guān)鍵問題,并設(shè)計給出了相應(yīng)的算法,最后通過一個具體的工程實(shí)例展示了該方法的實(shí)際建模效果。

大型水利水電工程所處地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,涉及的地質(zhì)信息眾多且時間跨度長,給工程設(shè)計帶來很大的困難.基于錦屏一級水電站工程實(shí)例,通過對地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)的整理和對地質(zhì)解譯結(jié)果的分析,采用新的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立了滿足要求的三維地質(zhì)模型.進(jìn)而以三維地質(zhì)模型為中心,從點(diǎn)、面、體3個層次將空間圖形與其信息進(jìn)行有機(jī)鏈接,同時也建立了相關(guān)的綜合地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)了三維地質(zhì)模型信息的可視化管理與查詢,突破了傳統(tǒng)的純文本方式,使工程人員能夠全方位、動態(tài)地分析和利用地質(zhì)信息,提高設(shè)計水平.

工程量計算是工程成本計算的基礎(chǔ),是工程招投標(biāo),設(shè)備采購等工程管理工作的重要數(shù)據(jù)支撐.傳統(tǒng)圖形算量軟件無法發(fā)揮三維設(shè)計的優(yōu)勢,本文通過對基于bentley三維設(shè)計模型的工程算量系統(tǒng)的研究,介紹了工程算量系統(tǒng)的設(shè)計思路、工作流程及實(shí)際應(yīng)用效果,工程應(yīng)用表明,該系統(tǒng)極大提高了工程量計算的工作效率,具有廣闊的行業(yè)應(yīng)用前景.

為了獲取三維地質(zhì)體任意方向的剖面圖,在四面體建模的基礎(chǔ)上,利用面與面之間的相切關(guān)系以及四面體剖切后拓?fù)潢P(guān)系的一致性,在三角形自分解基礎(chǔ)上完成了三維地質(zhì)體的任意剖切,并在vc環(huán)境下利用opengl對該剖切進(jìn)行了顯示。仿真結(jié)果表明,該方法實(shí)現(xiàn)了三維地質(zhì)體任意方向的剖切處理,提高了繪制地質(zhì)剖面圖的效率。

2004年開始數(shù)字地質(zhì)填圖技術(shù)在全國區(qū)調(diào)中全面推廣應(yīng)用,運(yùn)用數(shù)字地質(zhì)填圖過程中獲取的prb數(shù)據(jù)直接構(gòu)建淺部三維地質(zhì)模型具有重要研究意義。構(gòu)建三維地質(zhì)模型的關(guān)鍵是三維地質(zhì)界面的構(gòu)建,本文重點(diǎn)闡述了斷層面、第四系界面、地層面、巖體界面、殘留頂蓋界面、俘虜體界面等6種主要地質(zhì)界面的構(gòu)建流程與方法。面的構(gòu)建時應(yīng)先創(chuàng)建模型的邊界面(dem面、模型的底界面、模型的四周邊界面),再建斷層面,最后按地質(zhì)體新老順序依次構(gòu)建其他地質(zhì)界面,構(gòu)建地質(zhì)界面時應(yīng)遵循\"野外路線數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù),地下地質(zhì)數(shù)據(jù)為約束數(shù)據(jù)\"的原則。該方法建立的地質(zhì)界面與地表填圖數(shù)據(jù)和地下地質(zhì)數(shù)據(jù)都能夠完全吻合,建立的地質(zhì)界面精度高且美觀,但受地表產(chǎn)狀可推測深度的限制,該方法僅適用于淺部三維地質(zhì)模型的構(gòu)建,但構(gòu)建的模型可以作為深部三維地質(zhì)建模的參考與約束。建模單元可以與地表填圖單元相同,也可以進(jìn)行少量的合并,模型可達(dá)到的精度較高,模型的精度取決于野外填圖路線數(shù)據(jù)的精度和數(shù)量,尤其是野外路線中的點(diǎn)間界線和有效產(chǎn)狀的精度和數(shù)量。為了保證模型的精度,在野外路線填圖過程中應(yīng)盡量保證每條野外路線中的點(diǎn)間界線(b)都具有有效產(chǎn)狀,在地質(zhì)界線產(chǎn)狀變化較大的部位需要適量增加產(chǎn)狀數(shù)據(jù)。

為解決三維地質(zhì)模型不確定性問題突出、精度難以評價的難題,分析了三維建模過程中誤差來源,提出采用c-f方法對三維地質(zhì)模型各階段不確定性進(jìn)行統(tǒng)一度量,以實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模型精度有效評價。以扎哈淖爾露天礦為工程實(shí)例,構(gòu)建了扎哈淖爾露天礦三維地質(zhì)模型精度評價體系,以解析法和模糊評價法確定了各證據(jù)的可信度,以簡單有效的ahp方法確定了各證據(jù)權(quán)重,經(jīng)證據(jù)的合成與傳遞,有效地實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模型精度定量化評價,最終確定了扎哈淖爾露天礦三維地質(zhì)模型的可信度為0.783。經(jīng)實(shí)際采動量核算,驗證了該方法的可行性,提高了模型實(shí)際應(yīng)用價值。

三維地質(zhì)模型是一個較為直觀、有效的研究地質(zhì)領(lǐng)域內(nèi)容的方法。文章將三維地質(zhì)模型分為面模型、體模型和混合模型三類,并從曲面插值法、三角網(wǎng)剖分法和地質(zhì)斷層建模法三個方面理論化地闡述了三維地質(zhì)模型的可視化方法,最后就典型的體模型和虛擬鉆孔模型進(jìn)行了分析,描述了三維地質(zhì)模型可視化的應(yīng)用。

在油氣開發(fā)領(lǐng)域,經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對地形進(jìn)行描述,而網(wǎng)格模型的大數(shù)據(jù)量成為實(shí)時繪制的瓶頸。因此,對地形網(wǎng)格模型進(jìn)行簡化的同時必須對現(xiàn)有算法進(jìn)行加速。提出了一種三維地質(zhì)模型的快速建模方法:通過刪除頂點(diǎn)法矢量變化不明顯的點(diǎn)來減少數(shù)據(jù)量,同時運(yùn)用gpu技術(shù)將海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計算進(jìn)而提高建模速度。試驗結(jié)果表明,該算法能夠在保證在失真較低的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算速度的大幅提升以及網(wǎng)格模型較大幅度的簡化,從而滿足實(shí)時顯示的需要。

在油氣開發(fā)領(lǐng)域，經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對地形進(jìn)行描述，而網(wǎng)格模型的大數(shù)據(jù)量成為實(shí)時繪制的瓶頸。因此，對地形網(wǎng)格模型進(jìn)行簡化的同時必須對現(xiàn)有算法進(jìn)行加速。提出了一種三維地質(zhì)模型的快速建模方法：通過刪除頂點(diǎn)法矢量變化不明顯的點(diǎn)來減少數(shù)據(jù)量，同時運(yùn)用gpu技術(shù)將海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計算進(jìn)而提高建模速度。試驗結(jié)果表明，該算法能夠在保證在失真較低的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算速度的大幅提升以及網(wǎng)格模型較大幅度的簡化，從而滿足實(shí)時顯示的需要。

在油氣開發(fā)領(lǐng)域，經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對地形進(jìn)行描述，而網(wǎng)格模型的大數(shù)據(jù)量成為實(shí)時繪制的瓶頸。因此，對地形網(wǎng)格模型進(jìn)行簡化的同時必須對現(xiàn)有算法進(jìn)行加速。提出了一種三維地質(zhì)模型的快速建模方法：通過刪除頂點(diǎn)法矢量變化不明顯的點(diǎn)來減少數(shù)據(jù)量，同時運(yùn)用gpu技術(shù)將海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計算進(jìn)而提高建模速度。試驗結(jié)果表明，該算法能夠在保證在失真較低的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算速度的大幅提升以及網(wǎng)格模型較大幅度的簡化，從而滿足實(shí)時顯示的需要。

在油氣開發(fā)領(lǐng)域，經(jīng)常采用網(wǎng)格模型對地形進(jìn)行描述，而網(wǎng)格模型的大數(shù)據(jù)量成為實(shí)時繪制的瓶頸。因此，對地形網(wǎng)格模型進(jìn)行簡化的同時必須對現(xiàn)有算法進(jìn)行加速。提出了一種三維地質(zhì)模型的快速建模方法：通過刪除頂點(diǎn)法矢量變化不明顯的點(diǎn)來減少數(shù)據(jù)量，同時運(yùn)用gpu技術(shù)將海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計算進(jìn)而提高建模速度。試驗結(jié)果表明，該算法能夠在保證在失真較低的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算速度的大幅提升以及網(wǎng)格模型較大幅度的簡化，從而滿足實(shí)時顯示的需要。

三維地質(zhì)模型主要通過剖面構(gòu)造·自動建模方法要求這些剖面基本平行,并且相鄰剖面地質(zhì)體的差別不能過大·本文針對剖面數(shù)據(jù)較少且不平行的情形,設(shè)計了人機(jī)交互的三維地質(zhì)模型構(gòu)造方法,利用普通多面體柵格化算法和由marchingcubes算法得到的光柵矢量化,實(shí)現(xiàn)了光柵和矢量模型的相互轉(zhuǎn)換·在保證模型間拓?fù)湔_的基礎(chǔ)上,提高了地質(zhì)模型的編輯效率,并在實(shí)踐中得到了檢驗·

在巖土工程有限元數(shù)值模擬中,復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境使得建模困難,模型一般都被簡化處理。其結(jié)果直接影響計算的準(zhǔn)確性。借助地質(zhì)模型能最大程度地表達(dá)地質(zhì)實(shí)際的特點(diǎn),將地質(zhì)模型和數(shù)值模型相結(jié)合,提出一種新的巖土工程有限元建模方法——crm地質(zhì)模型轉(zhuǎn)化法。其核心思想是將三維地質(zhì)模型經(jīng)過特定方式轉(zhuǎn)化為符合有限元網(wǎng)格要求的數(shù)值計算模型。具體轉(zhuǎn)化過程為:①根據(jù)計算范圍對地質(zhì)模型進(jìn)行區(qū)域切割;②從切割模型提取控制數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格重構(gòu);③對重構(gòu)模型按地層屬性自動剖分有限元網(wǎng)格;④將網(wǎng)格數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)值分析系統(tǒng)完成建模。通過編程實(shí)現(xiàn)與實(shí)例驗證,這種方法能準(zhǔn)確生成復(fù)雜模型網(wǎng)格,整體建模速度快,自動化程度高,且能方便地模擬開挖過程,并可為不同的數(shù)值分析系統(tǒng)使用,極大地提高了前處理工作的效率。

重點(diǎn)介紹bentley三維工廠軟件在工程設(shè)計中的應(yīng)用,包括廠房建模、設(shè)備建模和管道建模,并結(jié)合某工程實(shí)例,簡述建模后的處理及成品輸出。

利用struts和hibernate技術(shù),對灌漿數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和整理,在灌漿分析系統(tǒng)中將這些灌漿數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維灌漿孔模型,實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模型和灌漿數(shù)據(jù)耦合;在耦合模型的基礎(chǔ)上對灌漿效果進(jìn)行可視化分析:對任意排灌漿孔模型進(jìn)行三維地質(zhì)模型剖切,揭示每排灌漿孔模型的不良地質(zhì)體垂直分布情況;通過改變單位注灰量較大灌漿孔模型的顏色屬性,耦合其對應(yīng)的三維地質(zhì)模型,從而實(shí)現(xiàn)單位注灰量在地質(zhì)模型中的可視化分析;在灌漿參數(shù)基礎(chǔ)上自動生成其對應(yīng)的綜合剖面,將地質(zhì)條件耦合到剖面中,賦予綜合剖面圖地質(zhì)信息屬性;通過對任意灌漿孔段進(jìn)行地質(zhì)信息數(shù)字化,明確每個灌漿孔段是否通過不良地質(zhì)體以及各個不良地質(zhì)體的高程分布;以施工單元為基準(zhǔn),對單位注灰量和地質(zhì)信息進(jìn)行耦合統(tǒng)計分析。通過工程應(yīng)用實(shí)例表明,基于三維地質(zhì)模型對整個壩基灌漿工程的可視化分析,可以有效指導(dǎo)灌漿工作并能對灌漿效果做到及時、有效的反饋分析,為工程管理人員做出快速的決策提供可靠的依據(jù),從而提高工作效率和工作水平。

基于三維地質(zhì)模型的巖土工程數(shù)字化的應(yīng)用,成為我國巖土工程領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。巖土工程的三維地質(zhì)建模和可視化分析研究,提高了巖土工程的信息化管理水平,在巖土工程領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用價值。本文對巖土工程三維地質(zhì)模型建模和可視化分析的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹,結(jié)合巖土工程基坑開挖施工的實(shí)際情況,提出了基坑開挖體的三維地質(zhì)模型的建模方法,并對巖土工程基坑開挖體的三維地質(zhì)建模的可視化分析方法進(jìn)行了研究。

我國高放廢物地質(zhì)處置經(jīng)過30多年研究,已初步確定新場為地下實(shí)驗室推薦場址。開展新場巖體三維地質(zhì)建模研究,一方面能夠充分利用已有資料準(zhǔn)確地表達(dá)各種地質(zhì)現(xiàn)象,直觀再現(xiàn)地質(zhì)單元的空間展布及其相互關(guān)系；另一方面可以挖掘隱含的地質(zhì)信息,方便地質(zhì)分析和工程決策,這在地下實(shí)驗室研究階段非常重要。在對新場已有資料綜合分析和解譯的基礎(chǔ)上,建立了巖體的三維地質(zhì)模型,直觀地再現(xiàn)了新場巖體地質(zhì)環(huán)境特征；并基于地質(zhì)建模結(jié)果,開展了鉆孔設(shè)計等工程應(yīng)用,取得了較好的效果。本研究可為我國高放廢物地質(zhì)處置后續(xù)工作中地質(zhì)分析與工程設(shè)計提供有益參考和技術(shù)支持。

在介紹surpac建立三維地質(zhì)模型原理及過程的基礎(chǔ)上,對礦山三維地質(zhì)模型建模方法進(jìn)行論述,并對礦山三維地質(zhì)模型的不確定性原因進(jìn)行分析,提出可行的解決方案。

地質(zhì)體三維模型的構(gòu)建可以有效的預(yù)測地質(zhì)體內(nèi)巖性分布特征.以沈陽地鐵十號線下穿渾河區(qū)間段地質(zhì)體為工程實(shí)例,基于鉆孔勘探數(shù)據(jù),利用克里格插值法,分析地質(zhì)體內(nèi)巖性的空間分布特征,實(shí)現(xiàn)了三維模型的可視化構(gòu)建.結(jié)果表明地層主要由砂礫、圓礫、泥礫類土組成為主,為工程施工及線路的選擇提供了依據(jù).

地質(zhì)體三維模型的構(gòu)建可以有效的預(yù)測地質(zhì)體內(nèi)巖性分布特征。以沈陽地鐵十號線下穿渾河區(qū)間段地質(zhì)體為工程實(shí)例,基于鉆孔勘探數(shù)據(jù),利用克里格插值法,分析地質(zhì)體內(nèi)巖性的空間分布特征,實(shí)現(xiàn)了三維模型的可視化構(gòu)建。結(jié)果表明:地層主要由砂礫、圓礫、泥礫類土組成為主,為工程施工及線路的選擇提供了依據(jù)。

針對傳統(tǒng)勘探剖面構(gòu)模人工干預(yù)較多、模型精確性有待提高等問題,研究了一種智能化與人機(jī)交互相結(jié)合的三維地質(zhì)模型快速構(gòu)建方法,并結(jié)合該方法對控制模型不確定性的主要因素及約束方法進(jìn)行了分析。該方法以面向勘探剖面的三維地質(zhì)模型構(gòu)建工作流程為主線,通過優(yōu)化提升各環(huán)節(jié)自動化、智能化工作程度以提高三維地質(zhì)模型構(gòu)建的速度與精度?；谠摲椒ㄑ邪l(fā)的軟件功能模塊能較好地實(shí)現(xiàn)勘探剖面二維平面快速編圖及剖面邊界三維空間動態(tài)重構(gòu),進(jìn)而基于三維勘探剖面實(shí)現(xiàn)面向用戶自定義屬性約束的地質(zhì)界線動態(tài)提取和三維地質(zhì)模型快速構(gòu)建。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用檢驗表明,該方法不僅能有效提高三維地質(zhì)模型構(gòu)建的效率和精度,而且對模型幾何形態(tài)的不確定性程度具有較好的約束控制作用。

水電工程地下洞室區(qū)域所處的地質(zhì)構(gòu)造往往比較復(fù)雜,二維設(shè)計方法有一定的局限性.引入非均勻有理b樣條(nurbs)技術(shù),并結(jié)合地質(zhì)交互解譯、tin算法和地質(zhì)趨勢面分析理論方法構(gòu)建三維地質(zhì)模型.基于三維地質(zhì)模型,提出地下洞室三維參數(shù)化設(shè)計的概念和方法,對設(shè)計成果進(jìn)行分析,并應(yīng)用改進(jìn)的層次分析法,構(gòu)建地下洞室設(shè)計方案的優(yōu)選模型.通過在某水電工程設(shè)計中的應(yīng)用驗證了該方法的可行性.