[发明专利]复杂断层真三维建模方法

说明书

技术领域

本发明属于地质测绘领域，尤其涉及一种复杂断层真三维建模方法。

背景技术

国内外学者研究提出了一些断层三维建模方法，如提出用一个或多个平面来拟合断层面的“平面拟合法”；提出先分别构出断层面与地层面TIN面，然后处理两者之间TIN面交合处的“局部法”；还有先不考虑断层因素，而将断层面两侧的煤层面看成是一个整体构出TIN面，再构出煤层TIN面和断层TIN面交线的“整体法”。上述三种方法的不足在于：1)适用范围有限，仅适用于单一断层或简单断层系的模拟，不适用多断层或复杂断层系(如正、逆断层的相互切割)的情况；2)没有考虑断层的厚度影响，虽然断层厚度较小时可简化为不规则的曲面，但断层厚度较大时对地质构造及工程建设影响较大，其厚度是不能忽略的；3)断层三维建模过程中未能运用交互技术来控制和修改中间结果，不能将地质人员所掌握的其它断层建模数据及相应的专家知识融入到建模的工作流程中。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种岩柱体分区建模法(RPBP)，其相关定义如下：

定义1：广义三棱柱(GTP)：是一种三维地质构模的数据模型，它由上、下不一定平行的两个三角形和3个侧面空间四边形围成，几何要素包含结点、边、顶底面三角形、侧面三角形、GTP。

定义2：岩柱体(rock pillar body，RPB)，设钻孔口形成的地表面CD-TIN中的任一三角形为T_i，由构成T_i的3个钻孔点沿着钻孔迹线向下扩展到钻孔的末端而形成一个柱体空间R_i，称为岩柱体。岩柱体包含所有内含在柱体空间范围内的地层、断层、褶皱、工程体等自然或人工实体。

定义3：界限三角形，根据断层三维建模的需要，岩柱体被钻孔孔口形成的地表面CD-TIN中的三角形、相应钻孔的末端点所构成的三角形、断层面上三角形、褶皱轴面三角形等分成多个封闭区域，这些三角形在三维地质建模中起到界限的作用，称作界限三角形。

定义4：岩柱体分区建模法(RPBP)，岩体按照一定的规则被界限三角形分区成多个封闭的区域，然后对这些区域进行建模，进而完成整个建模区的建模，这种建模的方法称为岩柱体分区建模法。

基于上述方法，本发明的技术方案为：

运用RPBP法，将复杂断层系转化为多个简单断层系，然后采用构建简单断层系模型的方法来实现复杂断层系的三维建模。所谓简单断层系指受各次独立构造运动影响而形成的断层组合，断层间不存在相互切割与错断情况；复杂断层系是指受多期相互影响的构造运动而形成的断层组合，断层间存在相互切割和错断等复杂情况。其基本流程包括构建地面CD-TIN、断层类型判断与断层构模优先级排序、界限三角形生成、断层模型的构建及断层模型的检验与交互编辑等主要步骤。

由于简单断层系中各断层间不存在相互切割与错断关系，断层的整个形状较为完整，在构建断层模型时不必分先后顺序构建，断层构模优先级排序号为1；复杂断层系中的多条断层在构造运动上有先有后，后期地质构造运动形成的断层切割先期形成的断层。将复杂断层系中各断层按彼此间的切割关系排定断层的三维建模的优先级，然后根据所排定的优先级在岩柱体内构建各自的断层界限三角形。由于界限三角形发挥“界限”的作用，复杂断层系被分区成多个简单断层系。各断层分别被排定三维构模的优先级之后，即可构建断层界限三角形，其构建步骤如下：

Step1：从地表面CD-TIN中任取一个三角形bTringle，设一个整型变量为type＝1(type为断层构模优先级的顺序号)；

Step2：把bTringle的界限三角形动态数组内所有的界限三角形备份到另一个空的临时动态数组limittrianglesgruop内；

Step3：从界限三角形动态数组limittrianglesgruop中顺序取两个界限三角形T₁、T₂；

Step4：由T₁的3个顶点到T₂的3个相应顶点，沿钻孔搜索断层三维建模优先级序号等于type的断层。若搜索到，则这3个相应的断层点构成一个界限三角形，插入到bTringle的界限三角形组T₁、T₂之间；

Step5：重复Step3-Step4直到处理完bTringle中的所有界限三角形；

Step6：type＝type+1，重复Step1-Step5直到处理完所有的断层三维建模的优先级顺序号；