EVS 三維地質建模在整圖幅地質調查的應用

楊云峰

（北京市地質調查研究院，北京100195）

隨著城市地質工作研究由地表向縱深領域的極速發展，三維地質模型的研究也越來越受到地質工程師的重視[1-2]。三維地質模型具有在三維尺度上表達地質信息的特點。同時，三維地質模型如果同上部結構設計相結合，可以很好滿足規劃設計要求。本文筆者利用EVS 進行整圖幅三維地質模型的建立，證明了該種方法在三維尺度上進行1：5 萬環境地質調查評價研究的可行性。

1 EVS 的概念及其應用范圍

C Tech 公司是美國的一件軟件公司，其家族包括EVS for Arc View、EVS Standard 等產品。最經典軟件產品是Earth Volumetric Studio。它包括了EVS 和MVS 所有功能，同時還增加了高級功能。這就給工程師研究提供了更多研究方法選擇。

2 幾款三維地質建模軟件比較

三維地質建模概念最初由學者Yfantis 在1988 提出，歷經三十年的發展，形成了幾款我們常用的、技術較成熟三維地質建模軟件，例如GOCAD、Petrel、EVS 等[3]。國內近些年也研發了一些優秀的三維地質建模軟件，比如理正巖土勘察三維地質建模、MapGIS、TITAN 等。下面介紹了幾款主要的三維地質建模軟件。

表1 幾款三維地質建模軟件比較

上表中，EVS 等軟件主要還是針對地質領域研究，專業性更強；在建筑結構設計協同方面，BIM、理正勘察三維建模軟件、EVS 具有一定的優勢[3]。

3 基于EVS 三維地質建模實例

3.1 項目概況

本文基于EVS 三維地質建模實例以某1:5 萬環境地質調查項目為例。該項目調查面積400km2。

3.2 模型創建

（1）地層層序劃分

依據為沉積規律、沉積環境、巖土體特性對工程地質層劃分。50m 以淺共劃分為8 個工程地質大層，大層下面劃分工程地質亞層。

（2）數據的預處理

將鉆孔的數據在EXCEL 里按照表3 格式處理生成鉆孔*.xlsx 文件，然后利用C Tech Data Exporter 軟件對*.xlsx 處理生成*.goe 格式文件。

表2 數據處理格式表

其中第1 列為鉆孔編號，第2 和第3 列為X、Y 的坐標值，第4 列為孔口高程，第5 列及其右面為每層的層底標高。數據中地層尖滅用pinch 表示,鉆孔未達到該地層用short 表示[5-6]。

（3）模塊運行流程

本次三維地質建模選取EVS 中的MVS 軟件。依據本次三維地質建模的需求，選取的模塊及運行流程圖如圖：

圖1 模塊及運行流程圖

（4）三維地質模型的生成

通過以上模塊的運行，最終生成三維地質體模型，如圖2所示。

圖2 地層體模型

3.3 模型應用與評價

（1）模型剖切

利用EVS 的CUP 模塊功能，按北偏西45°及局部矩形剖切得到圖3、圖4。

圖3 北偏西45°剖切

圖4 局部矩形剖切

通過對剖切的地質體觀察，我們可以得知該地質體地層較平緩，地層沉積序列正常。

（2）樁端持力層

根據土工力學參數表，我們可以選定樁基樁端持力層，通過三維地質體模型可以更直觀的看到樁端持力層的空間分布。

圖5 第一樁端持力層

圖6 第二樁端持力層

本項目砂層大多較密實，第一主要持力層選定③3粉細砂層，第二持力層選定⑧3中細層。持力層總體較均勻，局部起伏較大。

（3）液化土體的展示

液化土體是規劃和建筑設計要考慮的重要問題。液化土體的直觀展示能讓設計師和決策者更好對場地的了解。

圖7 液化地層體

本項目的液化地層體主要為③2粉土。根據《建筑抗震設計規范》液化判別條款，液化等級為輕微- 中等。

（4）斷裂

根據已有的資料，將圖幅內的斷裂投影在三維模型上。我們可以清晰的看到斷裂的空間展布。

圖8 斷裂分布圖

3.4 模型評價

基于EMS 軟件建立的整圖幅三維地質模型，三維地質模型的整體性非常直觀。模型可進行任意剖面的剖切，并展示某一不良巖土層。同時，可以導入斷裂，并進行相關研究。

當然，利用EMS 軟件建立的整圖幅三維地質模型存在由于鉆孔的數量較少，模型的精度較低。如果收集到足夠多的鉆孔數據，也需要地層的統一概化。

4 結論

基于EMS 軟件的整幅圖三維地質建模研究及應用展示，能夠為1：5 萬環境地質調查研究在三維尺度上研究提供幫助。能夠查清不良土體分布，能夠展示斷裂分布。這為地質環境調查評價研究提供了更多選擇。