综合物探技术在隐伏断层探测中的研究与应用

对复杂地质环境中的隐伏断层探测是地球物理勘测中的一大难点。文中介绍了利用高密度电法、浅层地震反射波法和氡气测量法三种物探方法对隐伏断层进行综合探测的应用实例,并对这三种方法的勘探成果进行了分析,通过钻孔验证,达到了探测隐伏断层的目的。探测结果表明,综合物探方法在复杂地形条件下对隐伏断层的探测具有很大的优越性,具有可靠、...     

铲状断层三维可视化建模及矢量剪切

断层构形非相似性问题制约着三维可视化建模的发展,铲状断层表现得尤为典型。针对铲状断层非相似结构特征,提出构形相似性建模法,通过铲状断层剖面几何构形进行相似性转化,对铲状断层上、下盘单体进行属性编码赋值,确定单体空间拓扑关系,力求为地质、数学、计算机三方均可接受。采用三维Geo-View——三维可视化地学信息系统软件,基于铲状断层剖面资料建立铲状断层三维数据体,实现铲状断层三维地质体的矢量剪切,包括倾向、走向、水平向和斜向矢量剪切。该建模方法可以为其他三维可视化软件在解决断层建模方面提供借鉴,在岩土工程、盆地模拟、矿山地质等三维可视化应用领域有一定工程价值。     

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。     

郑州市隐伏构造精细探测技术应用研究

隐伏构造格架空间形态主要由深部孕震环境分析及浅部浅层定位等多组合方法进行精细探测,研究目标区断裂构造活动时代。深部空间特征主要由大地电磁测深与深反射地震推断解释,浅层空间特征由浅层地震勘探与地质钻孔联合勘探,地层年代主要通过地层岩性、沉积颜色、光释光测年等,综合分析研究确定地层错段的最新时代。本文以郑州市某隐伏构造活动性探测与评价为研究基础,通过组合方法探明地下埋藏的隐伏活断层,揭示其精确空间位置、活动时间,判定该构造为第四系早中期的隐伏断裂,为城市评估活断层危险性和危害性提供了依据,并对其他城市隐伏区活动断层探测有一定的借鉴意义。     

河南三道庄钨钼矿床三维模型的建立及其应用

矿山三维可视化建模是“数字矿山”的关键技术之一。通过对栾川三道庄特大型钨钼矿床钻孔、剖面及地形资料的综合研究,运用Surpac大型矿业软件创建三道庄钨钼矿区的地质数据库,可视化解译地质钻孔编录包含的断层、地层和矿体信息,构建地表、地层和矿体的三维模型。直观地显示了矿区地表、地层、矿体的分布特征,为深部找矿预测和勘查设计提供了科学依据;在建立该矿床品位块体模型的基础上,采用距离幂次反比法对矿体有用组分品位进行估值,并对矿床有用组分的平均品位和地质储量进行统计计算,为合理开发矿山资源提供科学依据。     

煤矿常见灾害性地质异常体地震正演研究

断层、陷落柱和采空区是煤矿生产掘进中常见的灾害性地质异常体,简化设计了上述异常体的模型,利用有限差分法进行了地震数值模拟。研究表明:当地表地形平坦、覆盖次数足够时,地震剖面上可清晰识别小断层和采空区,且在采空区底部发现明显多次波,对于顶部压实的陷落柱,当其底部长轴大于25 m,高大于70 m时,地震方法可以对其探测预报,对于顶部塌陷的陷落柱,当其尺寸大于底部长轴长10 m,高60 m时,地震剖面上可以发现明显的“串珠状”反射特征,该特征是顶部塌陷陷落柱识别的重要标志。这些结论对上述常见灾害性地质异常体探测有一定的指导意义。     

利用浅层地震反射波法评价工程场地的安全性

为了评价断裂对场地的安全性影响,本文采用浅层地震反射波法,对原始勘探资料进行了校正、去噪、时深转换等处理,得到地震时间剖面,对其进行分析确定反射波组的地质性质,并结合地震深度剖面及钻探资料对其构造进行分析。浅层地震勘探结果表明:两条测线均未见有断层显示,在叠加地震时间剖面上,都能够清晰的反映出存在有3组较为明显的地震反射波组,在各个层位上,均未见有明显的同相轴错断现象。浅层地震反射波法在评价工程场地安全性中的应用效果显著。     

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。     

井中地震波CT浅层城市地下空间成像

城市浅层地质条件复杂,表现为强烈的横向不均性,地层界面倾角大,地质灾害体形状不规则等,为了更加充分、安全的利用地下空间,降低城市地下空间开发过程中安全隐患,本文提出了井中地震波勘探技术,该技术结合逆垂直地震剖面(RVSP)与井间CT成像,能够使用统一的数学方法描述城市地下空间速度结构特征,形成优化组合技术下的高分辨工程物探方法。文章简述了RVSP与井间CT数据采集观测系统,并对常见浅层地质结构进行模型测试分析,利用层析成像方法重建模型速度结构。最终,将井中地震波CT成像技术应用实际溶洞及采空区探测,得出相关结论并提出建议。     

山东广电综合业务楼工程场地地震条件综合评价

从抗震角度讲,搞清工程场地及周围断裂位置及其活动性,对工程场地稳定性评价至关重要.本文在分析山东广电业务楼工程场地地震地质钻探、高精度断层气(Rn、Hg)测试和工程场地浅层人工地震探测结果的基础上,结合近场区断裂和地震活动性研究结果,对工程场地地震条件进行了综合评价.     

三维地质建模以及在边坡工程中的应用

三维地质建模对工程决策、地质分析预测及提高制图效率有非常重要的意义。通过一个工程实例，详细地阐述了三维地质模型的建立过程，包括数据的分析和预处理、表面和实体的生成、断层和地层以及三维地质模型的其他要素的处理。最后，利用GemCom软件平台生成一个适用于实际工程的三维地质模型，并对其进行了检验。另外，提出了使用拉普拉斯插值法和不规则三角网结合的三维表面生成方法，相对于传统的不规则三角网有很大改进。     

应用三维地震勘探技术控制复杂构造的实例

通过具体工程实例,对地质概况和地震地质条件进行了分析,介绍了三维地震勘探野外数据的采集,探讨了三维地震勘探的主要技术难点及措施,指出三维地震勘探关键在基岩出露地段的资料采集上。     

复杂工程地质条件下深埋长隧洞应力场特征研究

穿越复杂工程地质条件的深埋长隧洞,应力场特征是目前工程建设关注的重点问题之一.针对巴基斯坦西北部某长隧洞引水式电站工程,基于水压致裂法对工程区3个钻孔进行地应力测试工作,根据测试结果主要分析了地形和断层对应力场分布特征的影响.依据工程地质条件建立三维有限元模型,结合实测地应力对工程区应力场特征进行回归分析,进而揭示了整...     

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。     

雪峰山高速公路隧道F2断层带的综合超前地质预报

 F2断层是雪峰山隧道通过区一条规模较大的断层带，在隧道施工中可能会对围岩稳定产生较大的影响，故在隧道施工期间对其开展超前预报。在雪峰山隧道施工过程中，运用多种方法对F2断层带进行综合超前地质预报。在超前地质预报中以地质分析为主线，运用TSP、洞壁应力测试、断层前兆预测法和断层错动机制解等多种方法开展综合预报。预报结果认为，ZK97+193～ZK97+220段已进入F2断层带的影响带，从ZK97+220开始已进入F2的边缘带，并预报ZK97+235桩号左右就进入F2的主干带。预报结果同实际开挖情况对比可知，预报效果较好。     

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。     

Three-dimensional distinct element modeling of fault reactivation and induced seismicity due to hydraulic fracturing injection and backflow

This paper presents a three-dimensional fully hydro-mechanical coupled distinct element study on fault reactivation and induced seismicity due to hydraulic fracturing injection and subsequent backflow process,based on the geological data in Horn River Basin,Northeast British Columbia,Canada.The modeling results indicate that the maximum magnitude of seismic events appears at the fracturing stage.The increment of fluid volume in the fault determines the cumulative moment and maximum fault slippage,both of which are essentially proportional to the fluid volume.After backflow starts,the fluid near the joint intersection keeps flowing into the critically stressed fault,rather than backflows to the wellbore.Although fault slippage is affected by the changes of both pore pressure and ambient rock stress,their contributions are different at fracturing and backflow stages.At fracturing stage,pore pressure change shows a dominant effect on induced fault slippage.While at backflow stage,because the fault plane is under a critical stress state,any minor disturbance would trigger a fault slippage.The energy analysis indicates that aseismic deformation takes up a majority of the total deformation energy during hydraulic fracturing.A common regularity is found in both fracturing-and backflow-induced seismicity that the cumulative moment and maximum fault slippage are nearly proportional to the injected fluid volume.This study shows some novel insights into interpreting fracturing-and backflowinduced seismicity,and provides useful information for controlling and mitigating seismic hazards due to hydraulic fracturing.     

城轨交通地质隐患多地球物理场诊断技术研究与应用

近年我国城市发展迅速,城市轨道交通的建设也随之蓬勃发展起来。为了提高施工的效率,缩短施工周期,往往采用盾构法进行施工,同时由于城市地下地质环境复杂,经常性地存在地面塌陷或者孤石,对于城轨建设造成不可估量的影响。地下空洞和孤石等地质隐患需要依靠地球物理场的探测技术,快速定位和发现位置。针对单一地球物理场的作用限制,本文提出一种多地球物理场的探测手段,可以基本满足城轨建设中浅层地表的探测精度要求。主要将地面浅层地震、直流电法等粗略勘探手段与视电阻率跨孔CT或地震波跨孔CT相结合,构建出快速的诊断分析系统。该系统的诊断方法是通过对土洞塌陷的地震波跨孔CT和电阻率跨孔CT进行三维数值模拟。此诊断方法极大地提高了施工现场的工作效率,成为我国城轨建设中探查地质隐患的重要技术手段。     

基于三维地质建模的复杂构造岩体六面体网格剖分方法

提出将三维地质建模技术与岩土工程数值模拟相结合,发挥三维地质建模在刻画地质实际上的优势,为数值模拟提供尽可能准确的地质模型;借鉴基于剖面的建模技术,形成了适合于六面体剖分的三维地质建模方法;在此基础上,利用多重映射网格,实现了复杂构造岩体六面体网格剖分;将该技术应用到杨村煤矿西淝河左堤下采煤可行性分析研究中,取得了较好的效果。