工程地质三维建模分析论文

摘要：阐述了三维地质建模产生的背景，详细分类根据及种类，地质体的各种建模方法，三维地质建模的各种关键技术，为三维地质建模提供了有益的参考。下面是小编整理的《工程地质三维建模分析论文 (精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

工程地质三维建模分析论文 篇1：

CAD软件在工程地质三维建模中的应用

摘 要：CAD软件在近年来得到了越来越广泛的应用，而在工程地质三维建模中也有着重要作用。本文通过介绍工程地质三维建模和CAD在其中各个环节的应用，在多个角度分析CAD的作用和特点，拟通过本次研究可以促进CAD软件在工程地质三维建模中的使用和发展，使得地质工作的效率提高，结果也可以更加准确。

关键词：CAD软件;工程地质;三维建模

对于工程地质学来说，想要做好灾害过程分析及工程地质体的稳定评价是一个非常复杂的任务。这一过程无法通过实测得出结论。一般来说，在实际操作时，首先要对现场进行一个全面的考察，然后基于考察所得出的数据和参数，在进行综合分析的前提下进行建模。在建模之后，再对现场的场地进行详细勘查，用一系列方法获得地质演化进程，以期得到更深层的演化机理。最终，通过尽可能多的参数对工程地质的特征进行体现，在之前的基础上构建一个基于力学的数学模型，通过这个模型来完成预测分析。

一、工程地质三维建模概述

在科技的迅速发展中，建模模拟技术得到了大量应用。这不仅是科学进步的体现，也是很多建设工程的必然要求。随着技术的发展，三维建模已经可以应用到复杂地质体的演化问题的研究中。可以说，这对于人类社会的再次发展起到了不可估量的作用。熟悉工程地质的人都知道，在实际测算和建模时，由于很多参数的模拟分析过程过于复杂，因此由于工作量过大等原因都无法对真实的地质结构做出详尽描述。因此在这一过程中，相当多的数据会被简化。而简化后的数据则更加无法展示地质结构的变化，结构模型就很难把握。再加上假如很多工作人员将大多数时间和精力放在建模上，则会使得工作效率降低，无法按时按量完成工作。这些问题使得数值模拟技术的应用得不到有效发挥，对工程建设有着不利影响。

我们居住的地球地貌极其复杂也相当多样，可以说，各种不同的地质形体都有着不同程度的分布。基于这一点，尽管当前很多三维建模软件可以通过离散型数据的排列得出相对接近真实情况的地质模拟，但是不得不说，相对于自然界复杂多变的地貌形成过程，三维建模还是不可避免的有着自己的局限性。由于软件的分析过程属于定性判断的一种，再加上数据结构必然与真实情况存在差异，因此算法得出的结论就会出现差异性的叠加，导致与模拟软件的接口就很难形成。这样就会对三维数值分析产生相当大的结果影响。

针对这些问题，有些学者专家通过研究提出，可以将数值模拟技术同三维建模软件进行耦合，使这两者产生无缝连接，建模得到的信息和数据可以直接被数值模拟软件提取使用。可是想要将这两者整合，就要同时掌握两种数据的格式，这对计算机编程提出了过高的要求。因此，这一想法很难实现。

种种现状的限制使得软件行业处在一个极长的瓶颈期。不过，由于制造业的倒逼式发展，使得软件行业得到了进步。更多CAD软件开始逐渐崭露头角，在市场中占据一席之地。通过对这些软件的使用，可以实现软件和数值的互通。因此，在这个环境下，怎样通过数据信息和CAD软件，达到建模的便捷性和真实性，是未来发展的一个重要趋势。

通过CAD软件，可以将三位地质的概念模型与实际发生的地质演变情况相一一印证，通过三维建模使得地质空间的分布和联系可以被工作人员更直观、更清晰的感受到，实现“可算化”及“可视化”两化目标，为后续的数值模拟分析工作提供坚实基础。

二、创建三维结构面

三维建模的第一步就是要构造结构面。可以说，结构面是三维建模的基础。因此，创建三维建模的第一步也就是掌握实际施工地点的地质结构面。而在创建地质结构面中，GID软件较实用。一是这一软件有很强的面生成能力，二是它也是可以进行建模和计算分析处理兼容的系统。

软件的内置菜单可以用得出的离散数据生成曲面，并且可以与CAD等相关后续软件达到无缝连接。因此，结构面的建立多用GID软件。

(一)基于工程边坡地形创建三维面

进行工程地质的三维建模时，地形图是最通用的图形。所以，进行地形的三维面的创建时，就可以先使用等高线地形图做出基础图，再将基础图的数据参数信息等导入GID软件，通过软件强大的面生成能力形成测算地形的NURBS曲面。

(二)基于工程边坡地层创建三维面

地层面与地形面有着明显的区别。由于在勘测地层面时，无法达到勘测需要的野外工作量，因此地层面的控制点都被限制住了。如果依然通过勘测点来进行对地层面的三维建模生成，那么形成的模型可能无法真实的展示出实际状况。因此，在对地层面进行建模时，不仅仅是要使用原方法，还要进行地质分析的测算，再辅以人工的数据进行干预，追加多个控制点。这样才能使得实际情况和三维面相符。一般来说，在边坡中，需要通过多个钻孔与电法剖面来明确边坡的地质构造。通过对现场情况的了解，设置一个离散数据点分布图。再利用这些数据和GID软件合并生成地層面的三维建模图。

(三)基于工程边坡地质创建三维模型

由于地质体的特殊性，在受到多个构造面同时作用时会分为不同的单元体。则对于大多数的CAD软件来说，一般可以通过面切割简单体来达到组合复杂体的目的。因此可以基于这种思维方式，将区域内立方体进行依次切割来实现现有结构面的产生。由于GID软件运算效果不是很好，因此可以更改为其他CAD软件，如CATIA。

通过不同软件结合形成三维建模，不仅可以将模拟数值分析的软件和建模软件进行有机结合，还可以达到很精确的展示边坡地质构造的目的，也可以为工程地质的发展和研究做好基础性工作。另外，通过大规模切割做出的模型，理论上可以获得无上限的地质剖面，提升了工作效率，对地质工作也进行了大大的简化。

三、结语

CAD软件在工程地质学中已经得到了越来越多的应用，这与它本身的特质是分不开的。通过CAD软件，不仅可以进行地质构造的准确描述，还可以实现数值分析的目的，使得工程建设不仅可视，还可以计算，为后续发展奠定了坚实基础。

参考文献：

[1] 徐文杰，胡瑞林，李厚恩等.CAD软件在工程地质三维建模中的应用[J].工程地质学报，2007.

[2] 杨钦，白润才.CAD二次开发在三维地质建模中的应用[J].微计算机信息，2010.

[3] 于翠芳，于春战.三维CAD建模技术在工程图学中的应用[J].煤炭技术，2012.

作者简介：刘嘉唯(1995-)，女，汉族，河北泊头人，学生，本科，研究方向：计算机科学与技术。

作者：刘嘉唯

工程地质三维建模分析论文 篇2：

三维地质建模的若干关键技术研究综述

摘要：阐述了三维地质建模产生的背景，详细分类根据及种类，地质体的各种建模方法，三维地质建模的各种关键技术，为三维地质建模提供了有益的参考。

关键词：三维地质建模;关键技术;地质建模分类

在地质勘探中，地质构造是相当复杂的，地质体也是千变万化的，如何根据众多的前人收集的地、化、物、遥等二维图件资料，构建出能反映地质信息和地质现象本质的三维地质模型，让地质工作者全面、准确的掌握整体地质情况，更加科学、高效的、直观的分析并解决地质问题，预测隐伏矿体，三维地质建模可以提供很好的解决办法。三维地质建模通过对钻孔资料、剖面图、地震数据、等深图、地质图、地形图、物探数据、化探数据、工程勘察数据、水文监测数据等各种原始数据建立数据库，利用地球科学与信息科学技术，使用数值模拟和空间分析的技术方法，进行三维地质建模，构建能真实反映地质构造形态、构造关系、地质体内部属性变化规律的三维地质模型，为矿体的预测提供支持。

一、三维地质建模分类

三维地质建模可以分为很多种类，有主要侧重于反映地质体表面形态的表面建模，侧重于反映地质体内部变化规律的实体建模;根据建模的对象的空间尺度分有对整个矿区建模的宏观建模和对岩石和化石建模的微观建模;有针对固定时刻的静态建模和适用于地下水流动模拟的动态建模;有用于表达地质界面和地质体空间形态的拓扑不一致建模和可以对体元进行插值模拟和空间分析的拓扑一致建模;有对单个地质体建模的单体建模和对多个地质体进行建模的多体建模;有对分层较好的地质体的单值建模和针对倒转褶皱地质形态的多值建模。

二、三维地质建模方法

基于钻孔的建模方法对没有断层的层状地质体的模拟具有很好的效果，如果钻孔数据不多，可利用插值方法模拟虚拟的钻孔;利用三棱柱的建模方法可以解决具有简单断层的地质体三维建模问题，但对具有复杂的断层结构的地质体不能很有效的解决;非层状地质体的建模能对少数几个复杂矿体进行建模，也能对具有复杂断层的地质体进行建模，但矿体较多，就很难保证数据的一致性;利用贝塞尔曲面和NURBS曲面实现的曲面建模方法，能很好的解决地质体的表面建模，通过表面建模后，然后利用实体建模方法构建地质体的实体模型，可以解决复杂地质体的模拟;对于复杂的单个地质体的建模经常使用基于平行剖面的单体建模方法，能有很好的效果。地质体的三维模拟一般要根据具体的地质体来定，由于地质体的复杂性，一般要使用几种方法综合建模，达到真实体现地质体的三维形态的效果。

三、三维地质建模关键技术及研究方向

三维地质建模融合了多门学科的知识，要准确的描述地下地质体的复杂空间关系和属性关系，就要对三维地质建模的关键技术有所突破。

(一)对三维地质建模起到基础性作用的是准确获取地下地质体的三维空间数据和属性数据，通过钻孔获得的数据可以直接应用到地质建模中，并对三维地震、地质CT、地球物理等技术获得的地质数据进行解释和解译，转化成对地质建模有用的数据。

(二)真实折剖面技术，在一个勘探剖面中，由于钻孔会发生倾斜，存在某个钻孔或某几个钻孔偏离勘探线较远的情况，平剖面数据是在一个勘探线平面上的数据，和勘探工程所反映的真实地质情况之间必然就会存在一定的误差，这种误差在很多情况下，会对建模的结果造成较大的影响。怎样由平剖面转换到真实折剖面技术，是三维地质建模的关键技术之一。我们采用如下的方法把钻孔控制下的平剖面转换成真实剖面：第一步、利用钻孔的孔口坐标信息及测斜信息生成钻孔的空间分布轨迹图;第二步、把不同格式的平剖面数据通过坐标变换，由二维数据转换成为三维空间数据;第三步、将平剖面上有钻孔控制的部分，向钻孔轨迹进行投影，使平剖面上这一部分信息与真实钻孔的空间位置重合;第四步、对于平剖面上的外推部分，按两种方式进行处理：一是校正到勘探线上;二是校正到最外侧相邻钻孔的延长线上。

(三)三维地质建模软件能使用多种建模方法，如面建模、体建模、面体结合的建模方法，能使用多种建模数据类型。

(四)利用获得的多源数据建立一个合理、高效的空间数据库，能提供高效的空间查询与索引，友好的用户界面，是三维地质建模的关键技术之一。

(五)地层矿层一体化建模技术，使用剖面数据的一致离散化处理和“层间相似、层内一致”的地层矿层拓扑结构两种方法，剖面数据的一致离散化，指的是沿地质剖面进行序列化扫描，将剖面上的地层矿层线同时转化成竖直的类似钻孔样品的形式;地层各层之间及其内部、矿层各层之间及其内部及地层与矿层之间，在空间上的重叠、包含关系能够以最简单的方式得到处理和体现。这套处理流程的另外一个附带优势就在于，对于所构建的每个地层矿层模型，在每个数据结点上都有一个样品数据与之对应。

(六)我们在三维地质建模中大多用的是钻孔和剖面数据，要能真实的体现地质体的形态，我们要拓宽数据的来源，地质、物探、化探、地震、遥感等一系列数据也要用上，如何尽最大效果的用好这些数据，对三维地质建模有很关键的作用。

(七)三维地质模型中各个地质体之间的数据要保持一致性，各个地质体之间要避免存在空隙和交叠的情况。保持数据一致性对体素华和实体的数值模拟，空间分析具有重要的意义。

(八)对各种特殊地质体的描述，如对于侵入体、分支断层、倒转褶皱等特殊地质现象的建模，也是三维地质建模的关键技术之一。

(九)怎样利用曲面求交的方法解决地质体中存在各种情形的特殊地层面，如地层不整合、断层错断岩层、地层尖灭和地下水出露于河谷地表等情形。

四、小结

三维地质建模是利用各种多源地质数据，特别是钻孔数据，利用多种地质建模方法，如表面建模、实体建模或者面体结合的建模方法，结合各种地质建模的关键技术，建立一个真实的三维地质模型，为用户展示一个虚拟的现实地质环境，还可以利用数值模拟和空间分析对隐伏矿体进行预测和对储量进行预测。能给我们的隐伏矿体的预测提供科学的指导。

参考文献：

[1]屈红刚.基于交叉折剖面的三维地质表面建模方法研究[D].北京大学,2006.

[2]李明超.大型水利水电工程地质信息三维建模与分析研究[D].天津大学,2006.

[3]朱良峰.基于GIS的三维地质建模及可视化系统关键技术研究[D].中国地质大学(武汉),2005.

作者：潘勇

工程地质三维建模分析论文 篇3：

三维地质建模在地质勘查领域的应用分析

【摘 要】时代的发展与进步使得现阶段的地质勘查领域中的技术应用环节，相较以往产生了较大的改变，其中较为典型的包括三维地质建模、地理信息系统等，从实际应用效果来看，均突显出了良好的应用效果。本文简述了三维地质建模技术概念与优势，阐述了三维地质建模具体应用路径，并就该技术在地质勘查领域中的实际应用进行了深入分析，希望能够为同行业工作者提供一些帮助。

【关键词】三维地质建模;地质勘查;应用;路径

前言：

三维地质建模技术的应用合理性，能够将具有复杂多变特征的地质结构以更为直观的方式予以表现，为后续针对矿产资源的具体分布情况与不同地质结构的深入分析提供了有利条件。通常情况下，该技术的实际应用以3D软件为核心工具，通过构建全面的三维地质模型，能够从根本上将地质勘查的整体效率与数据精度予以提升，具有大范围推广应用的重要价值。

1 三维地质建模技术概述与应用优势

1.1技术概述

信息与数据分析是三维地质模型构建的前提条件，在这一基础上对所获得分析信息予以整合即可达到预期的地质勘查目的，具有对该区域内多种信息与解释结果进行汇总的重要作用。作为一类三维网格体，地质模型基础包括断层、层位等内容，是决定储层构造与几何形态的关键因素。网格中不同节点属性同样有所不同，例如渗透率、孔隙度以及水饱和度等。实际应用过程中，模型节点能够根据矿体的实际情况对其结构大小予以自由调整。地质模型通常被分为框架、岩相以及岩石物性三种类型。

1.2应用优势

在此类技术融入至实际地质勘查作业环节，即可针对各类作业的实际开展过程制定对应的辅助方案，并获得良好应用效果。若能够保证三维模型构建的实效性与合理性，将获得所勘查区域的实际地质情况，为作业人员对区域地质信息进行整理与搜集提供基础技术条件，确保了一系列作业活动展开的顺利性[1]。相较过往作业模型，其整体勘查效率将明显提升，并降低整个流程的作业成本。无论是何种高程与方向，利用三维地质模型均可对剖面图与平面图做便携切制处理，为后续推进矿体地质特征分析进程提供有利条件。不同区间段的资源量汇总，同样是三维地质建模技术的应用功能，具有强化经济效益评估精度的关键作用。

2 三维地质建模在地质勘查领域的应用路径分析

2.1数据采集

点数据是地质找矿过程中所需求的主要数据类型，从三维地质建模的角度来看，其包括点位与点号两类内容，且也是实现区域内地貌、地质结构组成描述目标的关键因素。技术目的实现的核心在于3D软件工具，在读写各类格式信息后即可获得用于地质勘查的几类三维空间坐标数据[2]。此类数据的获取途径包含仪器采集与软件数据导出两种，具有多途径特征的数据采集取代过程能够起到信息预处理作用，继而达到了对勘查数据做转换处理的目的，其中最为明显的特征就是由二维平面转化为了三维立体数据。并在联系地形图后即可获得全部的区域地形数据，显著减少整体共工作量并同时提升工作效率。

2.2建模与粗差点处理

对于三维地质建模技术的应用过程来说，技术应用的首要工作就是需要构建符合区域地形实际情况的曲面对象，并在获取相关数据后将需求数据录入至曲面定义项内，继而达到原始地形曲面自动化生成目的。斜井勘查是地质勘查找矿环节经常应用的方法，但由于此方法仅仅包含地下应用地面坐标，其所应用的二维技术想要进行断点组合具有较高难度且准确率较低。因此建议使用3D软件对斜井做针对性校正，并在获取到方位角与斜角之后构建出其轨迹模型。由于所获取到的垂直深度与点位坐标均已经进行了校正处理，因此能够充分将坐标真实位置反映出来。

2.3数据处理与地质模型

将所获取到的地质勘查资料与区域地质实况联系后，应将过程中所产生的一系列数据通过汇总处理后整理为对应表格。成果统计表生成后即可准确定位需求找矿钻孔位置的具体坐标(三维)与钻孔空间方位角等数据，充分反映出该区域的岩层结构与资源分布实况。岩层曲面确定后即可将完成三维实体的转换，并在经过布尔运算后生成对应的三维地质模型，更为直观的显示出地层结构信息，为后续勘查人员对数据进行深入分析提供完备条件。

3 地质勘查领域中三维地质建模的实际应用

3.1矿区三维地质建模不同角度的整体应用分析

从提高勘查作业管控效果的角度来看，通过联系各个钻孔对所获取到的岩性信息做具体分析，即可组建具有针对性的三维数据库，为提供准确的位置与形态信息提供完备条件。以某地矿区为例，在构建三维模型后获取到了诸多有关矿体特性的信息，并明确了矿体的具体特征，发现其表现出了多层性特点，包括拟层状与层状产出类型，并存在较为明显的矿体分枝与复合现象[3];从三维模型展开应用角度来看，找矿分析环节若过程发现有较为复杂的地层构出现，建议联系勘探线剖面图与其他资料构建对应的底层模型，获取到含矿层位置、层控特征等信息，保证所勘探结果的准确性，并在不同方向切割完成后明确具体的矿层特点与形态特征;从地质图与剖面图展开角度来看，联系地表的具体情况即可明确隐伏地质的具体界限，为后续构建三维地质模型奠定基础。

3.2具体应用探讨

三维地质建模从其实际应用场景来看功能较为强大，并随着科学技术更新与完善使得其整体应用体系成熟度较高，应用前景较为广泛。该技术不仅仅是地质勘查领域内所应用的主要技术类型，其在环境地质、水位地质以及工程地质中同样突显出了重要的应用价值。

第一是三维立体场景。在完成三维地质建模任务后，即可直观地表现出各个三维要素之间的空间关系，为后续制定对应的区域资源开发方案提供完备条件;第二是确保矿产资源储量的计算准确性。我国矿床层状特点较为明显，其储量计算方式主要为分块与分段，地段总面积计算方式为各个地段采样厚度平均值相乘，分析平均值后即可获取到资源储量数值。但需要注意的是，此种方法不仅整体工序较为繁琐，且整体误差较大[4]。而若能够应用三维地质建模将能够从根本上解决这一问题，围绕钻孔采样点对广义三棱柱做深入剖析与系统化统计后，即可提升其整体自动化程度，且效率较高，数据分析精度相较传统储量计算方式有了明显提升;第三是剖面图与平面图的形态相融。三维联动修改是三维地质建模技术应用在剖面图与平面图中的主要处理方式，这就使得找矿过程技术要求较高，需要工作人员具有较高的综合素质水平，且应确保平面图与剖面图，二者形态与构造的匹配效果。而若在该环节应用三维地质建模技术，只需要将所获取到的一系列地质数据输入其中即可形成剖面图，且需要确保二者一致性以将整体工作难度降低。

结论：

综上所述，将三维地质建模技术融入至实际的地质勘查过程中，突显出了极佳的应用优势。在联系原始地形资料后，即可达到深入分析矿山地质特征的目的，继而提高获取数据的精准性，为缩短勘探时间、降低整体工程建设成本奠定坚实基础。

参考文献：

[1]黎文甫，卢珍松，吕杜，等.三维地质建模技术在云南万龙山锌锡铜矿地质勘查中的应用[J].地质找矿论丛，2019，034(001)：155-162.

[2]謝丽丽.三维地质建模在地质勘查领域的应用与探讨[J].中国金属通报，2020，No.1014(02)：255-256.

[3]范宇，简季，陈倩羽.一种改进的三维地质体模型存储与重构方法[J].地质与勘探，2019，055(001)：203-211.

[4]罗辉，王驹，蒋实，等.高放废物地质处置新场岩体三维地质模型构建与应用[J].物探与化探，2019，43(003)：568-575.

作者：苟育杰