基于钻孔数据的栅格法模拟三维土层研究-杭州师范大学学报.PDF

第 7 卷第 6 期 杭州师范大学学报 (自然科学版) Vol .7 N o .6 2008 年 11 月 Journa l of Hangzhou Normal Universit y (Natural Science Edit ion) Nov .2008 文章编号 :1674 - 232X (2008)06 - 0469 - 05 基 于 钻 孔 数 据 的栅 格 法 模 拟 三 维 土 层 研 究 1 2 陶海冰 ,蒋 蓓 (1 .杭 州师范大学 理 学院,浙 江 杭州 310036;2 .浙江建 设职业 技术 学院, 浙江 杭州 311231) 摘 要 : 建立三维的土层模型是开展岩土工程数字化基础工作之一 .文章介绍运用栅格法在基于钻孔 数据 情况下构建土层三维模型 .该方法能够在建模 中简单通过栅格层之间 的运算关系处理土层之间拓扑关 系,能够 大大减少拓扑关系处理的计算量 .在此 以杭州地震小区划 项 目中江北 区三维建模 工作为例,验 证 了该方法能有 效满足工程需要 . 关键词 : 钻孔 ;三维土层模拟 ;栅格法 中图分类号 : P208 ; T U17 文献标志码 : A 0 引 言 随着信息技术的发展,传统的岩土工程与数字信息技术紧密地结合在一起 .特别是 GIS 技术引入岩土工 程数字化后,其强大的空间信 息储存 与分析能力,让岩土工程数字化的道路越走越宽 .三维 GI S、甚至四维 GIS 系统是 GIS 发展一个新方 向,这也意味着岩土工程勘探、设计的数字化信 息化也应朝着数字三维、四维 发展 .岩土工程基础是工程地质,因此建立三维的土层模型是三维岩土工程数字化的首要问题[1]1-4 . 但是真实的地下土层分布的复杂性、不可见性给建模工作带来巨大困难, 国内外学者对此 问题展开了 广泛研究 .按建模形体的表达方式来说,主要有两类 :表面建模和实体建模[2] .其中表面建模 比较符合岩土 工程地层数据获取的特点———钻孔揭示 .表面建模的方法归根结底有两类表达方式:Ti n 法和栅格法 . A lan M .L em on , Nor man L .Jone s (2003)[3] 基于钻孔数据进行预测分析 (包括虚拟钻孔 的引入、控 制模型),构建多层的 T IN 模型,然后将得到的多层 T IN 进行上下层空 间拓扑关系的处理,最终得到三维 地质模型 .该方法有效解决利用表面模型容易导致的层面拓扑关系与实 际不符,以及土层夹层体、土层尖 灭模型的表达,而且也符合岩土工程原始资料获取的特点,对实际工作起到非常好 的指导工作 .但 是 由于 该方法基于三角网,拓扑关系处理相对 比较繁琐,极大地增加了编程工作量和运算工作量 . 笔者运用栅格法,利用栅格单元的特点,减少了拓扑关系处理上的工作量 .并在杭州市地震小 区化项 目中利用钻孔资料建立了三维地质模型,取得了很好的效果 . 1 钻孔数据的前处理 无论是运用 T IN 法和栅格法,首先应对钻孔进行“层序归类”.所谓“层序 归类”是指根据钻孔土层 的 收 稿 日期 :2008-08-25 基 金项 目:杭州师 范大 学科研 计划 项 目(2008X N Q 03) . 作 者简 介 :陶海冰 (1979—), 男,浙 江 台州 人,助教,硕 士,主要从 事防震减灾 及岩 土工程 数字 化研究 . 470 杭州师范大学学报 (自然科学版) 2008 年 情况和对某地的地质经验情况制定 出若干 张标准地层层序表,将 属于同一标准层序的钻孔标定 出来 .同一归类 的钻孔控制 的某个 连通区域就是一个独立地质单元,也是一个独立的三维模型区块 . 不同的三维模型区块的拼合边界,就有着深刻的地质解释 :如 存在断层 .边界的划分采用计算机程序 的话,应采用一定的准则, 如泰勒多边形法则 .但确切地确定这个边界,需要地质工作者