王英豪

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，天津300250）

GeoStation三維地質(zhì)建模分析

王英豪

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，天津300250）

利用三維平臺GeoStation，結(jié)合新蓋房樞紐引河閘工程，對建模流程及工程應(yīng)用進(jìn)行簡述。提出了在地質(zhì)三維建模過程中用點(diǎn)、線建模的問題，得出了在小型水利樞紐工程中，用點(diǎn)建?？梢暂^為精確和快速地完成建模工作的結(jié)論。

三維地質(zhì)建模；點(diǎn)建模；GeoStation

1 GeoStation簡述

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前國內(nèi)外地質(zhì)三維建模軟件種類較多，國外的主要有GOCAD，CATIA，Gemcom，GeoQuest等 ， 國 內(nèi) 的 主 要 有VisualGeo［1］，Geoview，GeoEngine等。 本文將重點(diǎn)介紹華東院研發(fā)的基于美國Bentley軟件平臺的地質(zhì)三維勘察設(shè)計(jì)系統(tǒng)GeoStation。其主要目的是利用軟件建立地質(zhì)三維實(shí)體模型，立體展示工程地質(zhì)條件并可在三維實(shí)體模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種三維分析計(jì)算，內(nèi)容包括：文件管理、流程管理、數(shù)據(jù)采集、標(biāo)準(zhǔn)制圖、三維編輯、模型創(chuàng)建、模型分析、文字和符號標(biāo)注、工程計(jì)算、工程查詢和部分二維圖的生成等。

其中數(shù)據(jù)管理主要用于數(shù)據(jù)的維護(hù)，如項(xiàng)目、勘察數(shù)據(jù)、物探數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、觀測數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)和模型、圖紙和報告數(shù)據(jù)等。三維建模主要用于提供特征化的便捷工具，幫助用戶生成地質(zhì)對象；模型分析主要用于諸如剖面分析、開挖量計(jì)算、多主體可視化等各類地質(zhì)分析。二維出圖主要用于基于三維地質(zhì)模型和地質(zhì)數(shù)據(jù)庫快速生成各類地質(zhì)成果圖，高效便捷。

2 GeoStation建模流程

GeoStation三維建模的基本流程為：基于測量的地形建模、基于地質(zhì)勘探的原始數(shù)據(jù)入庫、三維剖面、三維建模和模型，如圖1。

圖1 三維建?；玖鞒?/p>

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

工程區(qū)地貌上屬于太行山東部沖洪積平原區(qū)，地形平坦、開闊，地面高程8.0～17.0m，白溝引河由西北到東南方向流經(jīng)此處，河底高程6.0～8.0m，地下水高程4.4～7.8m。

工程區(qū)地表出露及鉆孔揭露的地層巖性均為第四系全新統(tǒng)（Q4），地質(zhì)成因主要為沖洪積相及湖沼積相地層，局部地表分布有人工填土。①第四系全新統(tǒng)人工填土（Qs）：巖性主要為素填土和混凝土。②第四系全新統(tǒng)上段沖洪積：巖性主要為壤土、砂壤土、粉砂。③第四系全新統(tǒng)中段湖沼積：巖性主要為壤土、砂壤土、粉砂、中砂、細(xì)砂、黏土。④第四系全新統(tǒng)下段沖洪積：巖性主要為壤土、粉砂。

3.2 基本地質(zhì)數(shù)據(jù)

基本數(shù)據(jù)包括：地質(zhì)鉆孔平面位置數(shù)據(jù)，鉆孔勘探線數(shù)據(jù)，鉆孔地層深度數(shù)據(jù)，鉆孔巖性分類數(shù)據(jù)，鉆孔原位試驗(yàn)數(shù)據(jù)；地質(zhì)測繪數(shù)據(jù)；土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)；物探試驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于該水利樞紐工程規(guī)模較小，地層較為簡單，所用數(shù)據(jù)較少。

3.3 地形建模

地形面建模基本上有兩種方法，一種為點(diǎn)建模，一種為線建模，對于工程范圍較小的模型，用點(diǎn)建?？梢暂^為精確和快速地完成，而對于工程區(qū)范圍較大的模型，可以用等高線式線建模，前提是所有等高線必須準(zhǔn)確。本樞紐工程用點(diǎn)建模，用高精度擬合的克里金法，多次迭代擬合后形成的地形面，如圖2。

圖2 三維地形面

3.3.1 巖性界面形成

通過鉆孔數(shù)據(jù)巖性分界點(diǎn)的數(shù)據(jù)和勘探線剖面上巖性分界線的數(shù)據(jù)形成巖性界面數(shù)據(jù)，即由點(diǎn)成線，由線成面。本樞紐工程形成的巖性界面如圖3。

圖3 巖性界面

3.3.2 地質(zhì)體形成

通過鉆孔數(shù)據(jù)巖性分界點(diǎn)的數(shù)據(jù)和勘探線剖面上巖性分界線的數(shù)據(jù)形成巖性界面數(shù)據(jù)，由點(diǎn)成線，由線成面，在由巖性界面生成地質(zhì)體的實(shí)體模型。本樞紐工程形成的地質(zhì)實(shí)體模型如圖4。

圖4 地質(zhì)實(shí)體模型

3.4 模型分析

完成地質(zhì)三維模型建立后，可以快速和準(zhǔn)確地進(jìn)行各種地質(zhì)信息的快捷查詢，在傳統(tǒng)的二維出圖方面，包括鉆孔柱狀圖、剖面圖、平切圖等，可快速進(jìn)行自動化處理。本樞紐工程形成的地質(zhì)剖面如圖5。

圖5 三維模型剖切地質(zhì)剖面

4 結(jié)語

GeoStation三維地質(zhì)模型描述了現(xiàn)實(shí)世界中的地質(zhì)情況，由于地質(zhì)現(xiàn)象唯一性，其不能完全準(zhǔn)確描述現(xiàn)實(shí)世界的地質(zhì)情況，這就需要地質(zhì)人員前期勘探工作嚴(yán)謹(jǐn)性和周密性，不斷完善和豐富模型數(shù)據(jù)，最終使模型趨于完善，實(shí)現(xiàn)三維和二維的有機(jī)結(jié)合［3］。

［1］鐘登華，李明朝.水利水電工程地質(zhì)三維地質(zhì)建模與分析理論及實(shí)踐［M］.北京：水利水電出版社，2006.

［2］王國光，陳健，徐震.地質(zhì)三維勘察設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐［A］.中國水利水電勘測設(shè)計(jì)協(xié)會計(jì)算機(jī)應(yīng)用工作委員會會議論文集［C］.2013.

［3］翁發(fā)根，梁必玦.三維協(xié)同設(shè)計(jì)在浯溪口水利樞紐中的應(yīng)用［J］.海河水利，2016（6）：60-62.

［4］王秋明，甘三才，胡瑞華，等.三維地質(zhì)建模技術(shù)及在工程中的應(yīng)用［J］.人民長江，2005（3）.

［5］張春生，單治鋼，王國光，等.基于MicroStation的地質(zhì)三維勘察設(shè)計(jì)系統(tǒng)［J］.中國科技成果，2014（8）.

（責(zé)任編輯：王艷肖）

Study on GeoStation of 3D geology model

WANG Ying-hao
（Hebei Research Institute Of Investigation﹠Design of Water Conservacy ﹠Hydropower， Tianjin 300250，China）

This thesis makes a brief overview of modeling process and engineering application through 3D platform with the hub River Sluice Project of Xingaifang.There are two ways in 3D geology model，that are node models and line models.And the node models usually be used in small water conservancy projects，which is accurate and fast in the process of model.

3D geology model； node models； GeoStation

TV222

B

1672-9900（2017）03-0009-03

2017-03-22

王英豪（1982-），男（漢族），河南魯山人，工程師，主要從事工程地質(zhì)與水文地質(zhì)工作，（Tel）15122180301。