[发明专利]一种复杂岩土体的三维建模及剖面成图方法

说明书

本发明提供一种复杂岩土体的三维建模及剖面成图方法，特别适用于工程区域中包含复杂地质体结构如尖灭、透镜体的情况，包括：定义工程区域和边界；使用钻孔上的层位信息构建全地层序列；使用全地层序列对分层信息进行再归类处理；使用再归类信息定义钻孔上层位定位点；使用各层定位点位置信息构建层位面；形成三维结构模型；定义剖切面位置；投影各定位点；简化定位点和分层界线；填充各层土体信息并形成最终成果。本发明方法既能自动生成工程区域的地层结构模型，又能按照岩土工程实际需要和规范要求生成二维地质剖面成果，从而为工程的实施提供重要、可靠的依据。

技术领域

本发明属于工程勘察设计、软件研发领域，具体涉及一种针对包含复杂地质体结构(如透镜体、尖灭)、基于钻孔数据的三维岩土体三维建模过程及自动剖面成图方法。

背景技术

岩土工程是地下工程的一个分支，在建筑物或结构物建设之前，均需要进行工程地质勘探以获得比较详细的工程地质情况，为工程的可行性研究、工程设计、施工等方面提供重要的依据。工程钻探法是一种获取地质信息的常见工程地质勘察方法，通过钻孔可以直接得到详细的岩土体成层结构信息。虽然钻孔数据能直观、准确、详细地反映地质信息，但基于成本方面的限制，只能通过有限数量的钻孔来推理地下岩土层的结构和物性的空间分布特性，最终形成岩土体的三维工程地质的认知模型。

由于地下的地层走向、地质属性及构造的复杂性，目前现有的三维工程地质建模方法上还无法自动处理一些复杂的不良地质体情况，如透镜体、尖灭、夹层等，而这种不良地质体往往是施工风险点所在。部分改进的建模方法需要对复杂的地质特性进行人工干预处理或使用补充勘察方式加密钻孔，不仅地质要素处理方式的人为主观性强，且处理过程繁琐，工作量大，很难在工程实践中推广使用。

在工程实际应用中，往往通过地层的连孔地质剖面图等二维图形来反映工程重点区域的地质情况，而当前三维地质模型往往只包含地层分界面信息，无法查看地层剖面信息，更无法与传统地质剖面绘制工作对接，导致最终的三维模型成果很难与工程实际应用相结合，限制了三维地质岩土建模技术在工程中的应用与发展。

发明内容

为了克服目前复杂地质体建模和成图方法方式的不足，本发明提供以一种复杂地质体建模和成图方法，在有限数量钻孔信息处理的基础上，生成全地层序，进而计算钻孔上的地层定位点，对各层位面位置进行计算，形成三维岩土体模型骨架，进而通过投影面位置自动生成地质剖面，通过对钻孔上地层定位点进行简化得到符合工程规范的二维地质剖面成果。该过程减少了建模过程和成图中的人为干扰和不确定性，提供了一种自动化的解决方案，显著提高了包含复杂地质体岩土三维模型成果的准确性和可靠性。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种复杂岩土体的三维建模方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1(S1)：根据地质勘察报告，确定钻孔位置和包含所有钻孔的区域B’；

步骤2(S2)：根据钻孔区域和工程涉及范围，确定研究区域边界B和边界约束下的孔口层T；

步骤3(S3)：读取所有钻孔上的层位信息，形成全地层序序列S；

步骤4(S4)：由全地层序序列S重新计算所有钻孔上的地层定位点集合P；

步骤5(S5)：取所有钻孔上的相同地层的定位点作为控制点，创建各个地层的界面和地质结构模型；

步骤6(S6)：将研究区域平面三角网化，将三角网投影各个地层，连接相邻地层对应三角形端点，完成地质体网格构建，将地质勘察报告中各地层岩土本构参数赋值给各网格，形成地质属性模型。

所述步骤1(S1)中，工程研究区域边界B为包含待建工程的区域，并包含符合工程规范中规定的工程影响范围，符合工程勘察规范规定的钻孔分布于研究区域内，研究区域边界为正方形或包含工程影响范围的多边形，在三维空间上以空间多边形统一表示。