水利水電工程中三維地質(zhì)的應(yīng)用

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摘要：介紹目前先進(jìn)的地質(zhì)三維技術(shù)，指出其存在的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)三維信息模型建立操作中的關(guān)鍵點(diǎn)，分析三維地質(zhì)技術(shù)在水利水電項(xiàng)目中的重要性。

關(guān)鍵詞：三維地質(zhì)；地質(zhì)信息；虛擬鉆孔

傳統(tǒng)的水利水電地質(zhì)一般是通過二維、靜態(tài)的平、剖面圖，以及描述工程地質(zhì)在空間上的差異性，使工程設(shè)計(jì)人員了解地質(zhì)情況。這種表達(dá)方式雖然簡單，但是不能直觀、完整的展現(xiàn)地質(zhì)情況。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程地質(zhì)領(lǐng)域的廣泛發(fā)展，工程勘察信息設(shè)計(jì)方面已經(jīng)具備了一定基礎(chǔ)，而且現(xiàn)代工程需要對地質(zhì)資料進(jìn)行一體化管理。三維地質(zhì)利用多元化的數(shù)據(jù)資料，盡可能全面直觀的反映工程地質(zhì)情況；三維地質(zhì)模型的建立方便技術(shù)人員進(jìn)行空間分析，可以通過模型獲取以往需要查閱報(bào)告、圖件才能得到的信息，還可以分析、預(yù)測一些潛在的工程地質(zhì)問題。此文針對基于Microstation平臺(tái)上發(fā)展的AglosGeo三維地質(zhì)軟件進(jìn)行了三維地質(zhì)評析。

1.三維地質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：立體模型形象具體，數(shù)據(jù)庫涵蓋所有地質(zhì)信息，并且模型具有屬性，大大提高了設(shè)計(jì)文件的可讀性和可用性，能使地質(zhì)成果更好的被相關(guān)人員理解、使用；可以利用虛擬鉆孔在想了解的任意位置調(diào)取地層資料，也可以獲得任意剖面的地質(zhì)斷面；對于挖方工程，可以準(zhǔn)確的得到各種土層的挖方量，并能準(zhǔn)確的把握邊坡地質(zhì)情況，利于精準(zhǔn)計(jì)算分析；可以打開保存多種格式，具有良好的兼容性。缺點(diǎn)：目前模型中各種地質(zhì)體是用不同顏色區(qū)分的，按照現(xiàn)有規(guī)范，不同地質(zhì)體存在顏色很接近、甚至不能區(qū)分的現(xiàn)象；現(xiàn)有三維軟件對數(shù)據(jù)處理模塊還不能完全滿足生產(chǎn)需要。

2.三維地質(zhì)建模的關(guān)鍵點(diǎn)

為使模型更符合工程地質(zhì)實(shí)際情況，建立三維模型時(shí)特別要注意幾個(gè)關(guān)鍵操作。一是數(shù)據(jù)錄入時(shí)對不同鉆孔同一時(shí)代成因不同深度巖土層統(tǒng)籌劃分；二是導(dǎo)入地形前，必須將鉆孔的測繪數(shù)據(jù)融入地形，以免出現(xiàn)鉆孔冒出或者潛入地面的現(xiàn)象出現(xiàn)；三是建立二維剖面圖時(shí)一定要準(zhǔn)確，代表地層的線條根據(jù)情況進(jìn)行線條加密或者抽稀，以保證后期形成的地質(zhì)面平滑準(zhǔn)確；四是切割體模型的時(shí)候注意切割曲面有沒有錯(cuò)誤，且需要面積大于體的投影面積，切割完成后，檢查被切割塊體是否為體模型；五是對堤防、壩體等水工建筑物，需前期考慮地形要求，以便后期模型建立。

3.基于三維地質(zhì)的工程模型實(shí)例

筆者運(yùn)用三維地質(zhì)軟件對某水閘進(jìn)行了三維地質(zhì)模型建立，通過地模型可以清晰的展示工程現(xiàn)場情況和地質(zhì)細(xì)節(jié)信息。由圖1和圖2可以看到將鼠標(biāo)放置到某一巖土體上，顯示土層名稱等地質(zhì)信息，還可以通過查詢得到巖土體諸如體積、物理力學(xué)參數(shù)、工程區(qū)主要地質(zhì)問題等其他地質(zhì)信息，這樣設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以準(zhǔn)確的通過模型得到需要的地質(zhì)信息，便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行分析。另外設(shè)計(jì)人員還可以進(jìn)行節(jié)理玫瑰圖制作、節(jié)理等密度圖制作、赤平投影圖制作等。

4.三維地質(zhì)的應(yīng)用前景

由于水利水電工程一般規(guī)模較大，地質(zhì)情況復(fù)雜，涉及的專業(yè)較多，如何讓非地質(zhì)人員快速掌握工程地質(zhì)條件是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。三維地質(zhì)作為一個(gè)新興的技術(shù)手段，能夠?qū)?fù)雜地質(zhì)體的多種地質(zhì)問題直觀的展現(xiàn)出來，可為后續(xù)技術(shù)人員的操作提供更多幫助。水利水電工程設(shè)計(jì)也將逐步實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)普遍化。隨著發(fā)展，三維地質(zhì)將會(huì)在地質(zhì)勘察領(lǐng)域逐步展現(xiàn)自己的優(yōu)勢，逐步改變?nèi)藗儗Φ刭|(zhì)問題難懂難學(xué)的看法。

5.今后展望

目前三維地質(zhì)雖然發(fā)展速度很快，但發(fā)展時(shí)間不長，還沒有制定三維地質(zhì)相關(guān)制圖、勘察等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，相信當(dāng)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后，現(xiàn)場勘察的精度，以及規(guī)范模型建立、出圖的板式等將會(huì)更能體現(xiàn)出三維地質(zhì)的優(yōu)勢。三維地質(zhì)軟件與目前現(xiàn)有計(jì)算軟件，后續(xù)的分析軟件也會(huì)隨之發(fā)展。目前三維協(xié)同設(shè)計(jì)在水利行業(yè)逐步發(fā)展壯大，三維地質(zhì)軟件發(fā)展相對還處于薄弱環(huán)節(jié)，三維地質(zhì)軟件相對較少，軟件工程人員與工程技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)合作，利于軟件更快的走向成熟，更快地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。隨著軟件的進(jìn)步，可以將更多的統(tǒng)計(jì)信息融入模型，真正實(shí)現(xiàn)通過一個(gè)模型可以涵蓋設(shè)計(jì)人員想調(diào)取的多種參數(shù)。

作者：韓春雨 張慶彬 周志帥 單位：河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院