公路边坡三维可视化建模系统研究.pdfVIP

地球与环境 2005年第33卷增刊 74 刚LRTHANDENⅥRONMENT 文章编号：1672—9250(2005)增一0074一05 公路边坡三维可视化建模系统研究 柴贺军，唐胜传，李海平 (重庆交通科研设计院，重庆400067) 摘要：建立完善的公路边坡三维可视化建模系统，适时、较准确地为公路边坡工程稳定性评价、边坡开挖与治理、 岩土工程的数值模拟分析等提供地质依据或模型资料，为岩土工程师对岩土工程问题的正确判断、分析提供综合 信息，是今后公路岩土工程发展的一个主要方向。本文根据边坡信息采集的内容和特点，提出了边坡三维可视化 技术、可视化建模的内容、及研制开发岩体结构三维可视化模型及构图系统实现的方法。 关键词：三维可视化建模；公路边坡；岩体结构 中图分类号：TU457 文献标识码：A 边坡岩体工程地质条件是边坡稳定的决定性因 边坡局部存在软弱岩体或断裂构造等薄弱地质 素之一，查清边坡的地质条件，尤其一些不连续面的 体，这是工程岩体的常见现象，而许多工程的失事往 空间展布特征，包括不连续面的产状、几何形态、结 往正是由于这种局部薄弱环节所造成的。利用勘查 构面间距、结构面的规模、结构面密度及其各类结构 资料获得的离散地质信息，研究边坡中各类信息的 面相互限制、交切而形成的结构体形态，显得极为重 发育分布规律，建立合理的较为符合实际的边坡结 要，受到了岩土工程师密切关注[1~2]。目前，利用现构模型，这是岩体工程研究需要解决的课题。所以， 代技术，实现边坡岩体结构计算机图形可视化，为岩 利用有限的边坡信息最大限度地展示边坡体的空间 土工程计算和设计提供模型资料，并将计算成果可 形态，且直观地表达和分析结构面间的交切关系，为 视化，这些已成为国内外岩土工程界开发研究的热 地质工程师和设计人员提供图形资料十分有价值。 点‘3|。 l公路边坡可视化建模现状 工程师具有工程设计的任务，包括制定出适合 于岩体条件的设计及生产步骤，他们需要知道在这 1．1公路边坡研究现状 些岩体中出现的软弱结构面的类型和空间发育分布 我国公路边坡研究和设计工作的发展历程大致 规律及其相互交切关系，不同力学性质的介质发育 可划分为以下四个阶段。 的特征和分布的规律。地质工程师通常采用传统的 第一阶段为应用类比法阶段。在六十年代至七 方式，例如在赤平投影网中表示[4]，提供这些结构面 十年代中期，开展边坡研究工作较少，边坡稳定性评 的图形信息。尽管这种方法详细给出了一定范围内 价以类比法为主，对边坡岩体结构的研究较少。该 岩体结构的产状，但它不能给出结构面的延展、间距 方法较为粗略，人为影响因素较多，准确性差。 和相互关系等信息。设计人员需要更多的信息，因 第二阶段为岩体结构分析和极限平衡分析阶 此地质人员需要提供更多的资料。解决这个问题的 段。该方法主要应用于七十年代末和八十年代中后 手段就是建立边坡岩体结构可视化模型，使之适用 期。公路边坡研究、设计初具规模。边坡的稳定性 于工程设计，提供各类结构面的空间展布和间距，不 评价方法为岩体结构分析和不考虑条块间作用力和 同性质的岩土体的分布特征，并给出便于工程计算 众多影响因素的简化极限平衡分析法。 的地质模型∞J。 第三阶段为定量分析阶段。八十年代后期各类