基于四面體網格的地層三維模型構建

吳廣　鄧飛

摘要：針對傳統的三維地層模型在用來分析與解決一些實際工程問題時出現的許多不足，如無法進行有限元分析、精確模擬計算等情況，提出了一種基于四面體構網的三維地層建模方法，并且對該方法的基本思路與所用到的四面體網格生成技術（tetgen）作出了詳細地介紹，并結合現有數據資料進行了驗證，達到了預期效果。

關鍵詞：三維地層建模；有限元分析；四面體構網；四面體網格生成技術；tetgen

中圖分類號：O241；TU44 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）29-6984-04

Abstract： Based on the 3D stratum model in traditional analysis and solve many problems for some practical engineering problems， such as unable to carry out finite element analysis and accurate simulation calculation， puts forward an approach of 3D stratum modeling based on tetrahedral meshes. The basic idea of the method and the use of tetrahedral mesh generation technique （tetgen） has made the detailed introduction， and combining the existing data verification， to achieve the desired effect.

Key words： the 3D geological modeling；the finite element analysis；Tetrahedral meshes；tetrahedral mesh generation technology；tetgen

三維地層模型是對地層實體的組成、結構、時空存在狀況的表達與綜合解釋。一個好的三維地層模型是進行力學分析的基礎，它對工程決策和科學管理具有重要的意義。然而用于建立模型的數據資料比較有限，且沒有規范、統一的數據格式，往往使得構建科學、合理的三維地層模型非常困難。

地層模型主要有兩種形式[1]：表面模型與實體模型。表面模型側重于地質體的區域邊界和層體之間的交界面以及層體與層體之間的交界面表示，以形成視覺三維，實質上其層體內部是空的。實體模型側重于整個地質體的空間展示，在顯示地層的邊界同時，也展示了地層內部的結構。因此相比較于表面模型，實體模型對地質體構造特征表達更加充分。目前，實體建模是地學界與計算機應用領域研究的熱點，建模時，常采用的空間基本單元有基于六面體或者是三棱柱的。我們知道，地殼中的巖體一般是成層狀分布的。……