基于三维地质模型的坝基灌浆工程可视化分析

利用 Struts 和 Hibernate 技术，对灌浆数据进行采集和整理，在灌浆分析系统中将这些灌浆数据转化为三维灌浆孔模型，实现三维地质模型和灌浆数据耦合；在耦合模型的基础上对灌浆效果进行可视化分析：对任意排灌浆孔模型进行三维地质模型剖切，揭示每排灌浆孔模型的不良地质体垂直分布情况；通过改变单位注灰量较大灌浆孔模型的颜色属性，耦合其对应的三维地质模型，从而实现单位注灰量在地质模型中的可视化分析；在灌浆参数基础上自动生成其对应的综合剖面，将地质条件耦合到剖面中，赋予综合剖面图地质信息属性；通过对任意灌浆孔段进行地质信息数字化，明确每个灌浆孔段是否通过不良地质体以及各个不良地质体的高程分布；以施工单元为基准，对单位注灰量和地质信息进行耦合统计分析。通过工程应用实例表明，基于三维地质模型对整个坝基灌浆工程的可视化分析，可以有效指导灌浆工作并能对灌浆效果做到及时、有效的反馈分析，为工程管理人员做出快速的决策提供可靠的依据，从而提高工作效率和工作水平。     

基于数码影像的土石方可视化计算系统的研制

针对传统土石方计算数据采集慢、计算复杂、精度较差的特点 ,提出用数码相机拍摄土石工程 ,并利用数字图像处理技术快速生成数字表面模型 (DSM) ;然后利用不规则三角网法来计算工程土石方开挖量 ,并运用三维可视化技术处理生成各期施工场地开挖形态仿真图和断面图 ,为组织开挖工程设计提供可视化决策信息。     

基于三棱柱单元地层与桩基的可视化研究

地质信息的三维可视化是指以适当的数据结构建立地质特征的数学模型，采用计算机技术将数学描述以三维真实感图像的形式予以表现。利用三维可视化的结果不仅可以描述复杂的地质构造情况，还可以反映岩土工程中地层的物理力学性质以及和各种构筑物相互作用的变形等。在矩形网和不规则三角网两种方法的基础上提出了一个以三棱柱为单元的方法来构建地层和桩基的三维实体，并在VC＋＋环境下利用Open GL技术实现了地质体和桩基的三维可视化。     

基于三维地质模型分析的深基坑支护应用研究

三维地质建模在地下工程、地下空间管理等行业中均有很大的应用潜力。本文利用南宁市砂层、圆砾层三维地质模型,结合一个深基坑支护工程实例,首先对围护结构选型进行了研究和分析,再结合三维地质模型对地下水位、圆砾层抗剪强度、黏聚力和内摩擦角等指标进行了确定,最后运用理正深基坑协同计算软件进行了基坑支护空间结构的模拟计算分析。根据监测报告,基坑变形、支撑内力等均满足设计要求,证明了三维地质模型分析在类似基坑支护设计项目中有一定的参考应用价值。     

基于GTP-TEN的复杂地质体三维混合建模

为解决三维地质体模型内部属性信息查询及空间力学分析问题,提出一种基于广义三棱柱–四面体体元的三维复杂地质体建模方法。首先根据钻孔及剖面数据,结合地层地质演变历史和水平集理论对研究区域进行地层划分,然后采用Kriging法在钻孔点云数据中引入虚拟钻孔,构建各地层层面不规则三角网模型,最后通过广义三棱柱–四面体体元算法建立研究区域内的三维复杂地质体模型。除此之外,在地层层面构建算法中还预设了局部区域属性信息提取及加密算法以保证后期模型应用时的计算分析精度要求。采用该方法可以实现地层不整合、尖灭及透镜体等特殊地质现象的表达和地质体内部属性信息提取及局部精细化模型构建,为后续进行工程稳定性分析提供可同时实现可视化的计算模型。将该方法应用于深圳市光明新区红坳渣土场,结合钻孔数据和剖面数据构建了渣土场的真三维地质模型,实现了其内部属性信息的空间查询与分析,为渣土场的稳定性分析奠定了基础。     

三维地质建模在岩土工程勘察中的应用——以盛京金融广场项目为例

通过建立建筑工程所在区域的三维地质模型,建筑设计和施工人员可对复杂地质条件进行分析和研究,为城市建设提供技术支撑。基于盛京金融广场项目勘探钻孔数据及地层分层资料,采用GTP建模方法,根据钻孔数据中岩层接触关系,从新到老、自上而下逐层自动创建三维地层模型。经交叉剖切分析检验,建立的三维地质模型与实际勘探数据拟合度较好,准确客观地反映了研究区域内的地层地质条件。本文通过对三维地质模型进行研究,分析了研究区域工程地质条件及施工过程的潜在风险,提出了风险管控措施,可为建筑物设计、施工和风险防控提供科学决策依据,具有较高的推广价值。     

CATIA-FLAC~(3D)耦合建模方法及其应用

针对FLAC3D面向复杂的地质模型建模存在的技术困难和不足,提出CATIA-FLAC3D耦合建模新方法。先利用CATIA强大的三维地质体建模功能进行三维地质建模,再利用其有限元模块对地质体进行网格划分;基于对两类软件中单元、节点数据关系的差异分析,应用Visual Basic语言编写CATIA-FLAC3D接口程序,实现了将CATIA环境下建模生成的单元、节点信息导入FLAC3D。以某已建成偏压隧道工程为例,验证了CATIA-FLAC3D耦合建模方法的可行性和有效性,为FLAC3D构建三维复杂工程模型提供了新的思路。     

基于ArcGIS Engine的三维地质模型系统设计与实现

为简化三维地质模型系统的开发流程,提高系统开发效率,提出一种基于Arc GIS Engine的三维地质模型系统开发方法。利用C#语言结合Arc GIS Engine读取GIS空间数据库中的钻孔数据,并进行可视化分析;然后,通过Arc GIS Engine调用Arc Toolbox工具,经过栅格插值、栅格转点、创建TIN和TIN转三角形工具处理,批量生成地层表面三角网格;进一步采用Multi Patch类结合可视化组件——Scene Control控件实现地层实体模型的可视化。最后,利用南京仙林地区三维城市地质勘查获取的真实钻孔数据进行了建模测试,实验及其结果表明,该开发方法可显著提高三维地质模型系统开发效率的同时,保证了系统的稳定性和可扩展性。     

基于GIS的工程地质勘察一体化系统

工程地质勘察一体化系统是工程地质勘察和数字地质领域的最新发展分支之一,在研究工程地质力学、工程地质建模和可视化技术理论的基础上,针对不规则三角网划分,引用GIS技术和OpenGL技术,并结合AutoCAD和Word的VBA功能,实现了工程地质建模、工程地质数字化、工程地质数据库管理、工程地质特性分析、地质解释、空间分析和预测、地学统计和图形可视化的一体化系统。     

基于三维地质模型的岩土工程有限元自动建模方法

在岩土工程有限元数值模拟中,复杂的地质环境使得建模困难,模型一般都被简化处理。其结果直接影响计算的准确性。借助地质模型能最大程度地表达地质实际的特点,将地质模型和数值模型相结合,提出一种新的岩土工程有限元建模方法--CRM地质模型转化法。其核心思想是将三维地质模型经过特定方式转化为符合有限元网格要求的数值计算模型。具体转化过程为:①根据计算范围对地质模型进行区域切割;②从切割模型提取控制数据进行网格重构;③对重构模型按地层属性自动剖分有限元网格;④将网格数据导入数值分析系统完成建模。通过编程实现与实例验证,这种方法能准确生成复杂模型网格,整体建模速度快,自动化程度高,且能方便地模拟开挖过程,并可为不同的数值分析系统使用,极大地提高了前处理工作的效率。     

基于Delaunay构网的地层3D TEN模型及建模

构建真三维的地层模型是地质学、三维GIS、科学可视化及工程应用领域共同关心的课题。在总结当前的三维地层建模理论与方法的基础上,提出了地层的真三维四面体模型。该模型将地层钻孔数据离散为点源性息,采用Delaunay四面体化算法构建三维地层,并对地层尖灭、断层等突变信息的处理进行了探讨。最后给出了该方法在典型地层和工程应用中的实例。该模型体现了TEN便于存储、快速可视化等优点,建模方法则充分利用计算机。     

岩质工程地质体三维球颗粒计算模型可视化建模

针对难以为离散数值方法建立复杂地质体计算模型的问题,以VC⁺⁺基础类库（MFC）为开发平台,编写三维球颗粒数值计算模型建模程序。利用开放图形程序接口OpenGL,在程序中实现建模可视化。开发的地表开挖算法及坑道开挖算法可使模型形成复杂地表和各种坑道空间。建模实例表明程序具有建立大型复杂地质体球颗粒计算模型的能力,可适应各种常见的工程地质体建模,有助于促进DEM、DDA等离散数值方法在大型工程中的推广应用。     

复杂岩质高边坡三维地质建模及虚拟现实可视化

结合复杂岩质高边坡工程三维地质建模和可视化需要,通过综合分析国内外在计算机图形学领域对描述空间拓扑关系的常用三维数据结构,提出基于半边B-Rep和裁减NURBS数据结构的边坡三维地质建模方法,实现具有复杂地质条件和基础洞室群的边坡工程三维模型拓扑关系的快速、准确建立,为边坡工程三维地质可视化提供高质量的几何数据和拓扑关系信息。分析计算机可视化技术的发展趋势和虚拟现实技术的特点,论证应用桌面级虚拟现实技术的X3D规范,实现边坡工程地质可视化的可行性。鉴于X3D灵活的场景交互和对复杂NURBS几何造型的支持,实现基于X3D的边坡工程虚拟现实场景的实时动态可视化、虚拟现实场景对象的可视化交互式查询。以锦屏一级水电站左岸边坡工程为例,给出三维地质虚拟现实可视化在边坡开挖进度模拟和地质超前预报、边坡地质条件可视化查询、边坡安全监测断面地质条件解析、边坡安全监测系统可视化查询和综合分析等方面的应用,为三维地质虚拟现实可视化方法在其他工程领域的应用拓展提供参考。     

3D Parametric Modeling of Complex Geological Structures for Geotechnical Engineering of Dam Foundation Based on T‐Splines

We propose a novel geological modeling method based on T‐splines for computer‐aided design (CAD) and building information modeling (BIM) systems of geotechnical engineering and perform original research on special T‐splines modeling strategies and the algorithm aiming at depicting structural complexity to develop and introduce the T‐splines technology into engineering geological modeling. A methodology of parametric geological modeling with T‐splines is established, where a topology‐geometry modeling strategy is adopted, the inhomogeneity, arbitrary connectivity and discontinuity of geological structures are quantified and associated with T‐spline surface elements in the topology phase. A representative parametric algorithm called IBALR is presented in the context of dam foundation geological modeling to generate an inhomogeneous local refined T‐mesh with high genus topology which can fit a complex geological layer. The proposed method is flexible and effective in improving geological representation within geotechnical engineering.     

基于BIM技术的岩溶发育区岩质高陡边坡稳定性分析

为解决岩溶发育区岩质高陡边坡研究中特殊地质情况无法可视化表达,以及在复杂地质情况下边坡稳定性分析的数值模拟模型与实际情况不匹配、分析结果不够精确等问题,提出了利用BIM技术对岩溶发育区岩质高陡边坡进行建模并通过多种有限元方法进行对比验证及分析的解决方案。以桂林市兴安至阳朔公路延长线工程K5+420～K5+740段为工程背景,通过地质勘察、钻孔电视、赤平投影和取样试验得到岩土体强度参数等数据,采用钻孔建模与剖面建模相结合的混合建模方法,创建该段边坡BIM三维数字地质模型,将精细化的BIM模型通过布尔运算剖切最不利剖面,无损导入有限元分析软件,并通过有限元分析方法以及摩根斯坦-普拉斯法对该段边坡工程从自然工况到支护加固工况的稳定性及失稳过程进行分析,提高了计算效率和精度。分析了边坡在各种工况下的安全系数、位移及应变云图,查明了边坡在自然工况下易失稳破坏的原因,并进行了支护后再验算。结果表明:在复杂地质情况下构建三维地质模型并结合有限元分析方法进行边坡稳定性分析,其安全系数达到稳定标准; 该研究提高了边坡工程效率,并为边坡工程的设计及施工提供了技术支持和科学依据。     

基于CATIA的溶洞及裂隙带数字化建模技术研究

溶洞及岩溶裂隙带因其不规则的空间形态而成为地质建模中的难点。相较于其他建模软件,CATIA具有强大的曲面建模功能,可以在溶洞及岩溶裂隙带的建模中发挥作用。本文介绍了在CATIA上实现数字化地质建模的过程,包括数据处理和导入、地层与地质体模型的建立、溶洞及岩溶裂隙带模型的建立等。针对溶洞及岩溶裂隙带建模中的关键技术——“放样”做了分析和研究。分别采用不同的放样方式对代表两种类型的两处溶洞进行建模对比。应用上述技术建立了某一工程的地质模型,测算了溶洞及岩溶裂隙带的体积并进行对比,检验了模型的可靠性,实现了该工程的地质模型化和数字化,并阐述了依据溶洞及岩溶裂隙带数字化建模技术建立高质量模型的重要意义。     

盐岩地质三维建模及分析平台研发与实现

通过对不同领域地质三维建模和模拟分析相关技术研究现状的分析,结合盐岩地质特点和用途,应用3D GIS最新研究成果,设计实现了盐岩地质三维建模与分析应用平台,并对其中的关键技术方法进行了研究与实现。在完成了系统功能结构设计的基础上,利用Geodatabase数据模型对盐岩二维、三维空间数据进行组织与管理。在此基础上,利用面向对象程序设计技术,实现了细分虚拟钻孔构建和含盐地层三维建模与分析方法;基于声纳探测数据的盐腔三维表面拓扑重建技术和3D GIS空间分析的盐腔围岩三维体元模型构建方法,实现了盐岩地质体直接体绘制等关键技术。本文研究成果可以为盐岩地下溶腔的合理开采与利用提供有力的技术支撑和科学依据。     

BIM在上海地区岩土工程勘察中的应用

近年来,建筑信息模型(Building Information Modeling,以下简称“BIM”)技术逐渐成为建筑三维建模和可视化主要的信息技术,如何将其应用到勘察工程,实现勘察成果可视化,是当前岩土工程研究的热点。为了将BIM技术应用到实际勘察工程,结合上海地区岩土工程勘察实例,利用克里金插值法对采集数据进行插值拟合,然后将插值数据和原始数据进行整合。同时,对Revit子程序进行二次开发,基于Dynamo编写了一段生成三维地质体模型的程序,将整合后的数据导入程序,可生成符合真实地层情况的三维地质模型。该模型还将土层的非几何信息与模型挂接,为成果使用人员提供了土层走向和直观的土层物理力学性质展示。     

基于GIS的太原市活断层三维建模

针对目前三维地质建模技术不能真实反映实际地层与复杂结构面相互交切关系的综合三维特征信息,本文提出了一种在ArcGIS环境下了利用浅层地震探测资料构建三维地层和断层模型的新方法,该方法通过对浅层地震探测深度剖面进行"微分",设计构建了三维地质模型的算法,利用AOVBA开发方式进行了程序的开发,对太原市活断层探测区域第四纪地层剖面和断层断面进行了三维地质可视化建模。     

山地城市地质信息集成管理平台研究与应用

为解决当前城市地质信息化建设中存在的标准缺乏、信息分散、共享困难的难题,针对重庆山地城市地质特点,从统一数据标准、三维地质建模框架、多源异构地质数据库建设、海量三维地质数据自适应可视化、插件式行业集成应用等方面进行关键技术研究,研发了山地城市地质信息集成管理平台。基于该平台快速搭建的龙洲湾公租房工程地质信息集成管理系统,成功应用到了场区地质信息展现及三维可视化分析决策中,提升了山地城市地质信息服务水平。