三维地层模型在地层中的显示与应用.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2014．06．105三维地层模型在地层中的显示与应用孙世宏(成都理工大学遥感与地理信息系统研究所／国土资源部地学空间信息技术重点实验室，四．Isl成都610059)摘要：随着地学领域不断发展的需要，三维地层建模日渐成为地学中一个极其重要的应用，结合地区所处地层特点，再综合前人研究成果的基础上，对已有建模方法进行系统的分析，并结合实际数据进行验证，弥补了以传统的二维平面图件的方式来表达地层信息空间分布情况。实验表明，三维模型能够更直观、实用、快速、有效地显示各地层的分布，并

2、为三维建模提供了一个新的思路。关键词：三维地层建模；显示；插值中图分类号：TP391文献标志码：B文章编号：1672—401l(2014)06—0228—020前言近些年来，随着地学领域突飞猛进的发展，三维地层建模技术更是不容忽视，已经在岩土工程、采矿、地质、城市建设等诸多领域中得以应用。三维地质建模3DGM(threedimensionalgeosciencemodeling)技术是运用计算机技术在三维环境下将空间数据管理、地质解译、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用于地质分析的技术(Simon

3、W．H，1993)。三维模型能够准确完整地表达比较复杂的地质现象的边界条件、地质单元的空间分布情况及其本身具有的相互关系，能够更好地提高地质方面分析的准确性和可靠性，弥补了以传统的二维平面图件(钻孔柱状图、工程地质剖面图)的方式来表达地层信息空间分布情况。鉴于此，怎样利用钻孔数据、建模软件、地层剖面来进行三维建模已经成为当下国内外研究的热点，有诸多的方法，如基于多层的概念构建三维地层模型的骨架结构(贺怀建等，2002)，基于地层水平(hori2zonsmethod)构建三维地层实体模型(1emonAM，2003)，基于钻孔数据的三

4、维地层模型的构建(朱良峰等，2004)，自然邻点插值方法在三维建模中的应用(郭艳军等，2009)，以上研究者在选择方法上都有其自己的亮点，但是在钻孔数据在地层中的分布情况研究的不是很多，本文将从钻孔数据在其地层上的分布情况着手，验证是否符合当地的标准，为工程的下一步实施工作打下了坚实的基础，最后将整体分布情况在三维模型中直观地表达出来，以满足工程需求。在软件的选择上结合本文实验的特点选择使用GMS软件，GMS软件是目前最综合的三维地质模型软件，它是唯一支持TIN、钻孔数据、立体图、2D和3D地质统计、2D和3D有限元和有限差的集成

5、系统。1研究区概况本次试验以成都某地为例，研究区地貌单元上系浅丘陵地貌，自然地面标高为490．0～530．0m，场地边缘分布有自北往南流向的灌溉渠，河渠宽约10m，河水水位标高在487．00—487．40m，夏季汛期水位会涨。据调查，该段河渠作者简介：孙世宏(1982一)，女，内蒙古赤峰人。在读硕士研究生。研究方向：地图学与地理信息系统。历史最高水位约为488．00m，根据调查地势及观测的资料，场地距该河渠最近处约55m，边坡所处地形标高在492．0m以上，该河渠对场地影响不是很大，属于安全地带。2数据的选择与分类为了查明整个研究

6、区的边坡工程及周边环境的地质构造、岩土类型、空间分布、组成物质和物理力学性质(地质纵、横剖面图需画出不同风化程度岩石的分界线)等，以及周边不良地质现象成因、类型、性质、空间分布、发生和诱发条件、发展趋势，查明边坡工程范围内有无不利的结构面(例如软弱夹层等)，以及对该地区进行很好的三维显示。沿垂直于边坡开挖线布设32条勘探线，其中永久性边坡段勘探线间距约27．50～30．00m，每条勘探线布设3—5个勘探点；临时性边坡段勘探线间距约40．50—108．70m，每条勘探线布设3—4个勘探点。根据建筑场地设计场平标高等情况，本次勘察实际

7、孔深10．00—20．00m。采用XY一1型高速液压钻机、泥浆或套管护壁及金刚石钻头进行全断面取芯钻探。以便对岩土层采取岩土试样和进行分层定名。在地层的划分标准上(见表1)，主要参考GB50021—2001)《岩土工程勘察规范》(2009年版)上的划分标准。裹1地层划分标准地质年代层号岩性描述释‰土①蚕黼黼篷褐灰、褐黄等色，可塑，局部地段层顶呈。。硬塑状，稍有光泽，无摇振反应，干强度。．2紧，高，韧性高，含少量铁锰质结核及钙质釉工吲一1结核和个别卵石、漂石，场区内普遍分(2)第四系中布不均匀，层厚O．50—3．80m。更新统避查沉

8、黄褐色，硬塑，局部地段层底呈可塑状，积层(Q2蝉)稍有光泽，无摇振反应，干强度高，韧性粉质黏土高，含较多铁锰质氧化物，少量钙质结②一2核和个别卵石、漂石，裂隙间多充填灰白色高岭土条，场地分布不均匀。层厚1．10～6．10m层理清晰，风化裂隙很发育，