GeoStation三維地質建模分析

王英豪

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津300250）

GeoStation三維地質建模分析

王英豪

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津300250）

利用三維平臺GeoStation，結合新蓋房樞紐引河閘工程，對建模流程及工程應用進行簡述。提出了在地質三維建模過程中用點、線建模的問題，得出了在小型水利樞紐工程中，用點建模可以較為精確和快速地完成建模工作的結論。

三維地質建模；點建模；GeoStation

1 GeoStation簡述

隨著計算機技術的不斷發展，目前國內外地質三維建模軟件種類較多，國外的主要有GOCAD，CATIA，Gemcom，GeoQuest等 ， 國 內 的 主 要 有VisualGeo［1］，Geoview，GeoEngine等。 本文將重點介紹華東院研發的基于美國Bentley軟件平臺的地質三維勘察設計系統GeoStation。其主要目的是利用軟件建立地質三維實體模型，立體展示工程地質條件并可在三維實體模型的基礎上進行各種三維分析計算，內容包括：文件管理、流程管理、數據采集、標準制圖、三維編輯、模型創建、模型分析、文字和符號標注、工程計算、工程查詢和部分二維圖的生成等。

其中數據管理主要用于數據的維護，如項目、勘察數據、物探數據、試驗數據、觀測數據、地質數據和模型、圖紙和報告數據等。三維建模主要用于提供特征化的便捷工具，幫助用戶生成地質對象；模型分析主要用于諸如剖面分析、開挖量計算、多主體可視化等各類地質分析。二維出圖主要用于基于三維地質模型和地質數據庫快速生成各類地質成果圖，高效便捷。

2 GeoStation建模流程

GeoStation三維建模的基本流程為：基于測量的地形建模、基于地質勘探的原始數據入庫、三維剖面、三維建模和模型，如圖1。

圖1 三維建模基本流程

3 工程實例

3.1 工程概況

工程區地貌上屬于太行山東部沖洪積平原區，地形平坦、開闊，地面高程8.0～17.0m，白溝引河由西北到東南方向流經此處，河底高程6.0～8.0m，地下水高程4.4～7.8m。

工程區地表出露及鉆孔揭露的地層巖性均為第四系全新統（Q4），地質成因主要為沖洪積相及湖沼積相地層，局部地表分布有人工填土。①第四系全新統人工填土（Qs）：巖性主要為素填土和混凝土。②第四系全新統上段沖洪積：巖性主要為壤土、砂壤土、粉砂。③第四系全新統中段湖沼積：巖性主要為壤土、砂壤土、粉砂、中砂、細砂、黏土。④第四系全新統下段沖洪積：巖性主要為壤土、粉砂。

3.2 基本地質數據

基本數據包括：地質鉆孔平面位置數據，鉆孔勘探線數據，鉆孔地層深度數據，鉆孔巖性分類數據，鉆孔原位試驗數據；地質測繪數據；土工試驗數據；物探試驗數據。由于該水利樞紐工程規模較小，地層較為簡單，所用數據較少。

3.3 地形建模

地形面建模基本上有兩種方法，一種為點建模，一種為線建模，對于工程范圍較小的模型，用點建模可以較為精確和快速地完成，而對于工程區范圍較大的模型，可以用等高線式線建模，前提是所有等高線必須準確。本樞紐工程用點建模，用高精度擬合的克里金法，多次迭代擬合后形成的地形面，如圖2。

圖2 三維地形面

3.3.1 巖性界面形成

通過鉆孔數據巖性分界點的數據和勘探線剖面上巖性分界線的數據形成巖性界面數據，即由點成線，由線成面。本樞紐工程形成的巖性界面如圖3。

圖3 巖性界面

3.3.2 地質體形成

通過鉆孔數據巖性分界點的數據和勘探線剖面上巖性分界線的數據形成巖性界面數據，由點成線，由線成面，在由巖性界面生成地質體的實體模型。本樞紐工程形成的地質實體模型如圖4。

圖4 地質實體模型

3.4 模型分析

完成地質三維模型建立后，可以快速和準確地進行各種地質信息的快捷查詢，在傳統的二維出圖方面，包括鉆孔柱狀圖、剖面圖、平切圖等，可快速進行自動化處理。本樞紐工程形成的地質剖面如圖5。

圖5 三維模型剖切地質剖面

4 結語

GeoStation三維地質模型描述了現實世界中的地質情況，由于地質現象唯一性，其不能完全準確描述現實世界的地質情況，這就需要地質人員前期勘探工作嚴謹性和周密性，不斷完善和豐富模型數據，最終使模型趨于完善，實現三維和二維的有機結合［3］。

［1］鐘登華，李明朝.水利水電工程地質三維地質建模與分析理論及實踐［M］.北京：水利水電出版社，2006.

［2］王國光，陳健，徐震.地質三維勘察設計系統設計與實踐［A］.中國水利水電勘測設計協會計算機應用工作委員會會議論文集［C］.2013.

［3］翁發根，梁必玦.三維協同設計在浯溪口水利樞紐中的應用［J］.海河水利，2016（6）：60-62.

［4］王秋明，甘三才，胡瑞華，等.三維地質建模技術及在工程中的應用［J］.人民長江，2005（3）.

［5］張春生，單治鋼，王國光，等.基于MicroStation的地質三維勘察設計系統［J］.中國科技成果，2014（8）.

（責任編輯：王艷肖）

Study on GeoStation of 3D geology model

WANG Ying-hao
（Hebei Research Institute Of Investigation﹠Design of Water Conservacy ﹠Hydropower， Tianjin 300250，China）

This thesis makes a brief overview of modeling process and engineering application through 3D platform with the hub River Sluice Project of Xingaifang.There are two ways in 3D geology model，that are node models and line models.And the node models usually be used in small water conservancy projects，which is accurate and fast in the process of model.

3D geology model； node models； GeoStation

TV222

B

1672-9900（2017）03-0009-03

2017-03-22

王英豪（1982-），男（漢族），河南魯山人，工程師，主要從事工程地質與水文地質工作，（Tel）15122180301。