基于GOCAD的边坡三维地质体模型的构建与应用.docx

基于GOCAD的边坡三维地质体模型的构建与应用

李爱军;侯定贵;张晓航;张铁;王士龙;刘岳峰

【摘要】构建三维的地质模型能够将地形信息以及勘察信息以更加形象的方式展现出来,这样可以总结归纳出该区域此信息的分布规律,从而为利用ANSYS等数值分析软件进行分析构造出相应的三维模型.首先阐述了三维地质建模的概念与GOCAD三维地质建模软件特点,然后以某露天矿山排土场边坡为例,进行了基于GOCAD的边坡三维地质体建模构建.继而提出利用GOCAD软件对某区域的地表、地层的地质信息进行相应的的转化,得到的模型数据文件可以被数值模拟软件如ANSYA、FLAC3D直接读取,从而进行边坡稳定性方面的数值分析.

【期刊名称】《露天采矿技术》

【年(卷),期】2014(000)006

【总页数】4页(P18-21)

【关键词】三维地质模型;排土场;边坡;GOCAD软件

【作者】李爱军;侯定贵;张晓航;张铁;王士龙;刘岳峰

【作者单位】本溪钢铁(集团)建设工程有限公司矿山实业分公司,辽宁本溪117000;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京100083;本溪钢铁(集团)建设工程有限公司矿山实业分公司,辽宁本溪117000;本溪钢铁(集团)建设工程有限公司矿山实业分公司,辽宁本溪117000;本溪钢铁(集团)建设工程有限公司矿山实业分公司,辽宁本溪117000

【正文语种】中文

【中图分类】TD672

纵观传统的工程地质分析方法，不难发现工程地质资料的分析与诠释不是二维的就是静态的表达方式，这样造成的影响是不能充分地揭示其空间上的变化规律。而三维地质模型之所以引起重视并大范围使用，是因为其不仅直观，显而易见，而且应用灵活方便，易于接受，三维立体模型使得某一区域的观测不再是单方面、二维的，可以从整体上把握此区域。通过将地质结构信息通过三维可视化具体体现，并且可以通过切割任意剖面加深对地质结构的认识。构建某一区域的三维地质模型一方面可以对其结构进行形象的演示，另一方面还提供了一种前所未有的技术来对地质体进行稳定性的分析和数值模拟。

地质三维概念模型最早是由E.Carlson提出来的，他是针对地下空间结构方面的三维模型，而三维地质模型的构建则是在1993年由加拿大学者S.WHoulding首次提出。经过近10几年的发展，目前国外已经建立了20多种关于空间的建模理论。理论主要包含2个方面：第一，依靠面元体元；第二，以混合方式建立模型。常见的规则网格以及不规则三角网格就是依据面元体元建立起来的三维模型[1]。

20世纪90年代之后，国内针对地质体三维信息可视化方面的研究取得了突飞猛进的发展，作为先驱者陈昌彦指出利用各种线符以及线符之间的组合来概化岩体的结构以及岩体的物性这两方面的属性，这样对应的拟合函数应运而生，继而成功实现了工程地质结构以及边坡工程开挖的三维模拟及再现。1997年陈昌彦、张菊明[2]等人研发出一套三维可视化的边坡工程地质信息系统”；2001年，柴贺军[3－4]等结合水电工程研发出一套岩体结构三维模型软件。郑文棠借助AutoLisp语句在AutoCAD平台利用滑动最小二乘法插值进行拟合，插值法采用MLSM法构建曲面，通过推导得出MLSM法拟合符合插值条件从而构建出了三维的可视化模型[5]。

1GOCAD软件特点

目前，应用于三维地质建模的软件已经有很多，例如法国软件GOCAD，加拿大阿波罗科技集团公司推出的软件Micr，以及斯伦贝谢公司研发的Petrel建模软件。其中GOCAD以强大的三维建模以及可视化、地质解译、地质分析等功能受到广泛认可和应用,一方面GOCAD可以实现表面建模,另一方面还能实现实体建模;在对象设计上实现了空间设计，并将其属性的分布展露出来，GOCAD信息展现丰富多样，具有强大的空间分析能力,相比来说,GOCAD软件具有以下特点[6－8]：

1）应用范围广。从快速建模到构造建模，从优化设计到数值模拟，从地震的解释与反演到风险评价综合一体化;再到处理复杂构造包括相交断层、逆断层、盐丘等,而且可以进行大量断层系统的处理。

2）界面优良，具有很强的人机交换能力，从而达到利用Workflows进行半自动化建模的目的。

3）数据接口齐全。GOCAD一方面可以导入或者导出多种格式的点、线、面、体或网格文件，并且与很多常用专业型软件如FLAC3D、CAD等也可以进行数据的交换。

4）建模能力强。谈到三维模型的建立不得不提及地质统计学，该方法可以称作地质建模的必要工具。所以作为一款三维地质建模软件GOCAD囊括了普通克里金、贝叶斯克里金、带趋势的克里金、