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构造-地层格架三维可视化数值模拟的建立,根据建模所采用的数据信息来源不同,主要有三种途径:基于地质平面图、基于地质剖面图和基于钻孔资料。本文力图通过针对性的研究,解决基于钻孔资料建立构造-地层格架的三维建模技术。 基于钻孔资料建立构造-地层格架三维可视化模拟,是三种主要建立构造-地层格架的途径中当前尚未完全解决技术难题。1999年中国科学院岩士所王笑海博士在基于三维拓扑格网结构的GIS地层模型研究中,介绍了利用钻孔资料建立三维岩土工程地基模型的方法。最近,美国Brigham Young大学EMR实验室Alan M.Lemon和Norman L.Jones探讨了采用用户自定义钻孔剖面图来建立三维实体模型,根据用户指定钻孔生成钻孔剖面图,再依照剖面图进行三维插值。王笑海所建立的模型较为简单,仅能表达三维的地基岩土结构,不能解决断层、尖灭体和溶洞的表达问题;而Alan和Norman提出的HORIZONS建模方法,应归属基于地质剖面图的技术范畴。 本文在基于钻孔资料利用三角网实现构造-地层格架自动生成中,创新点主要表现在:①把基于钻孔资料三维数字地层格架的生成分解成平行地层伸展方向和垂直地层伸展方向的两个过程,降低了地层自动对比的算法复杂度,有效地提高了地层对比速度;②把钻遇地质体尖灭与溶洞等现象的模拟,融合到地层自动对比中,等同规则产出的地层进行处理并赋予相应的地质属性,减少在地层格架生成后再进行复杂的人机交互式加载与修改所带来的不必要麻烦,减少人机交互操作产生的误差,提高模拟精度:③在已生成的地层格架中,引进曲面矢量剪切技术解决正断层与逆断层的生成问题。 基于钻孔资料利用三角网建立构造-地层格架三维可视化模拟,是把钻孔坐标在二维平面空间上的位置,按一定的原则进行三角剖分,建立建模三角格元网,然后把每一个三角格元的地层对比与地质模拟分解为平行地层伸展方向和垂直地层伸展方向两个过程,提高地层对比速度。对于地层中存在的地质尖灭与溶洞等现象,根据钻孔资料里相应的属性描述数据,把它们当作规则产出的地层,融合到地层自动对比中进行处理,减少人机交互操作的麻烦及误差。地质构造上的断层表现为一个碎裂面,其断裂作用发生在地层形成之后。遵循这一地质过程对断层进行模拟,在已生成的地层格架中,采用曲面矢量剪切技术,解决正断层与逆断层的生成问题。其中,如何使自动生成的构造-地层格架更加符合实际地质情形与专家思维,是主要技术难点之一。作者拟在现已建立的模型库基础上,下一步考虑采用与人工智能方法和专家知识系统三者相结合的方式支持构造-地层格架自动生成。