本發(fā)明涉及巖土及水利水電工程領(lǐng)域，特別涉及一種不規(guī)則地質(zhì)體三維空間精細(xì)化表達(dá)方法。

背景技術(shù)：

自然界中，巖(土)體受內(nèi)、外力地質(zhì)作用，部分形成了地質(zhì)工程師難以準(zhǔn)確查明與表達(dá)的“不規(guī)則”形態(tài)地質(zhì)體。在勘測設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)地質(zhì)作用程度或不同的工程地質(zhì)特性進(jìn)行工程地質(zhì)分類，如風(fēng)化卸荷程度、工程巖級(jí)及透水率，這些分類界面部分情況規(guī)律性差、界面形態(tài)“不規(guī)則”，難以準(zhǔn)確細(xì)致地表達(dá)。

所謂不規(guī)則地質(zhì)體，是指具備下述兩點(diǎn)特征或其中之一特征的地質(zhì)體。第一、地質(zhì)體自身形態(tài)“不規(guī)則”，主要體現(xiàn)于地質(zhì)體宏觀性狀或成份區(qū)別于周圍物體地質(zhì)屬性且分布形態(tài)復(fù)雜、規(guī)律性差，如巖脈、巖溶、蝕變巖(帶)等地質(zhì)作用造成的復(fù)雜地質(zhì)體。第二、工程地質(zhì)分類界面“不規(guī)則”，如風(fēng)化卸荷程度、工程巖級(jí)及透水率等分類界面不連續(xù)、起伏較大、規(guī)律性差。

對(duì)于上述的不規(guī)則地質(zhì)體，目前傳統(tǒng)的巖土工程勘察方法與手段主要以實(shí)物勘測資料為依據(jù)(鉆、洞探及工程地質(zhì)試驗(yàn)、物探測試)，結(jié)合地質(zhì)工程師工程經(jīng)驗(yàn)或一般規(guī)律與原則進(jìn)行地質(zhì)體空間分布的概化處理，利用CAD、GOCAD等工程軟件工程地質(zhì)概化(推測)表達(dá)其三維空間分布形態(tài)，再作為工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。

不規(guī)則地質(zhì)體形態(tài)分布的復(fù)雜性往往使地質(zhì)工程師不能實(shí)現(xiàn)三維空間精細(xì)化表達(dá)，目前現(xiàn)有工程地質(zhì)勘察測試技術(shù)多采取按一定原則及規(guī)律簡單地工程地質(zhì)概化表達(dá)。但是，當(dāng)上述不規(guī)則地質(zhì)體或其邊界分布于重要工程部位時(shí)，其不規(guī)則地質(zhì)體的三維空間分布形態(tài)即使在較小工程尺度內(nèi)的變化也會(huì)對(duì)工程設(shè)計(jì)方案起決定性或控制性作用。如高拱壩壩基建基面高程與可利用巖體選擇、水工隧洞軸線方向及位置選擇等等?，F(xiàn)有勘察方法簡單地概化處理不能滿足工程設(shè)計(jì)要求，目前相關(guān)規(guī)程規(guī)范中尚未就上述情況給出明確指導(dǎo)意見或規(guī)定，這給地質(zhì)工程師造成不同程度的困擾。

隨著巖土及水利水電工程的在我國西部復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)域的進(jìn)一步拓展，上述不規(guī)則地質(zhì)體三維空間精細(xì)化表達(dá)的困擾將更加頻繁和突出。其次，為適應(yīng)市場競爭，優(yōu)秀設(shè)計(jì)產(chǎn)品對(duì)經(jīng)濟(jì)合理性的要求越來越高，科學(xué)合理地對(duì)不規(guī)則地質(zhì)體進(jìn)行三維空間精細(xì)化表達(dá)，在某種情況下直接關(guān)系到其設(shè)計(jì)產(chǎn)品的優(yōu)劣，不規(guī)則地質(zhì)體三維精細(xì)化表達(dá)方法具有重要的工程意義及工程價(jià)值收益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種不規(guī)則地質(zhì)體三維精細(xì)化表達(dá)方法，為不規(guī)則地質(zhì)體分布于建筑物工程不同部位進(jìn)行工程適宜性評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)方案選擇提供基礎(chǔ)與支撐，同時(shí)也可為后期針對(duì)該不規(guī)則地質(zhì)體工程治理方案等提供有力依據(jù)。解決現(xiàn)有表達(dá)方法對(duì)不規(guī)則地質(zhì)體的表達(dá)方式不精確，不能滿足現(xiàn)實(shí)需求的問題。

本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是：不規(guī)則地質(zhì)體三維精細(xì)化表達(dá)方法，包括以下步驟：

A.對(duì)工程區(qū)內(nèi)的不規(guī)則地質(zhì)體進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查與測繪，初步查明不規(guī)則地質(zhì)體地質(zhì)宏觀性狀與分布特征；

B.對(duì)不規(guī)則地質(zhì)體開展地勘工作，根據(jù)不規(guī)則地質(zhì)體揭示情況結(jié)合步驟A的結(jié)果進(jìn)行綜合分析，選取與不規(guī)則地質(zhì)體的宏觀性狀關(guān)聯(lián)密切的數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)試驗(yàn)進(jìn)行測試，所述數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)包括縱波波速Vp、壓縮模量、透水率Lu和RQD；

C.根據(jù)勘探及測試結(jié)果，劃分不規(guī)則地質(zhì)體分布部位，將不規(guī)則地質(zhì)體勘探揭示段各個(gè)數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)各個(gè)數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)分別提出識(shí)別不規(guī)則地質(zhì)體的區(qū)間特征值；再根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，比較不規(guī)則地質(zhì)體的數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)與其周圍地質(zhì)體的數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)的差異性，選取存在差異性所對(duì)應(yīng)的數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)為特定工程地質(zhì)參數(shù)；

D.基于GOCAD軟件，將包括勘探鉆孔、平硐的勘探部位數(shù)據(jù)導(dǎo)入GOCAD三維設(shè)計(jì)地質(zhì)平臺(tái)，并采用步驟C中確定的特定工程地質(zhì)參數(shù)構(gòu)建三維地質(zhì)數(shù)字化信息模型，形成空間部位與地質(zhì)屬性及信息關(guān)聯(lián)的三維地質(zhì)數(shù)字化信息模型；

E.基于GOCAD軟件三維地質(zhì)數(shù)字化信息模型，通過特定工程地質(zhì)參數(shù)的區(qū)間特征值關(guān)聯(lián)確定不規(guī)則地質(zhì)體的三維空間分布形態(tài)及范圍，再利用GOCAD軟件構(gòu)建不規(guī)則地質(zhì)體的三維空間分布形態(tài)及范圍并標(biāo)識(shí)。

進(jìn)一步的是：步驟C中，選取差異性最顯著所對(duì)應(yīng)的數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)為特定工程地質(zhì)參數(shù)。

具體地，步驟A中，對(duì)不規(guī)則地質(zhì)體進(jìn)行宏觀性狀與分布特征調(diào)查，包括其產(chǎn)狀、規(guī)模、延伸、分布規(guī)律，以及不規(guī)則地質(zhì)體的內(nèi)部各蝕變巖體的顏色、分布規(guī)律、形態(tài)、物質(zhì)成份、錘擊強(qiáng)度及親水性。

具體地，步驟B中，選取與不規(guī)則地質(zhì)體的宏觀性狀關(guān)聯(lián)密切的數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)時(shí)，綜合巖體質(zhì)量選取縱波波速Vp、滲透性采取壓水試驗(yàn)獲得透水率Lu、巖體完整性采用RQD。

具體地，步驟E中，確定不規(guī)則地質(zhì)體的三維空間分布形態(tài)及范圍，包括：生成不規(guī)則地質(zhì)體在不同高程和部位的剖面、平切面圖；通過區(qū)間特征值分析比對(duì)，在平、剖面上勾勒足夠生成不規(guī)則地質(zhì)體三維空間的三維邊界線和點(diǎn)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出了針對(duì)不規(guī)則地質(zhì)體的三維空間精細(xì)化表達(dá)方法，通過不規(guī)則地質(zhì)體數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)的測定，在建立不規(guī)則地質(zhì)體地質(zhì)屬性與數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)的關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際勘探揭示對(duì)不規(guī)則地質(zhì)體的分布部位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提出不規(guī)則地質(zhì)體數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)區(qū)間特征值，構(gòu)建基于GOCAD數(shù)字化三維地質(zhì)數(shù)字化信息模型，通過選取的特定工程地質(zhì)參數(shù)的區(qū)間特征值關(guān)聯(lián)確定不規(guī)則地質(zhì)體的三維空間分布形態(tài)及范圍。

本發(fā)明提出了將數(shù)字化工程地質(zhì)分析應(yīng)用于不規(guī)則地質(zhì)邊界形態(tài)的確定，通過勘探測試一定數(shù)量的數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)不規(guī)則地質(zhì)體三維空間的精細(xì)化表達(dá)。特別是，當(dāng)不規(guī)則地質(zhì)體分布于大型水利水電工程關(guān)鍵部位時(shí)，可有效提高地質(zhì)勘測精度，準(zhǔn)確地查明不規(guī)則地質(zhì)體分布形態(tài)及范圍以服務(wù)于工程設(shè)計(jì)，有效避免后期因地質(zhì)勘測精度不足而引起的建設(shè)周期、工程投資增加等較大的工程設(shè)計(jì)變更。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明不規(guī)則地質(zhì)體三維精細(xì)化表達(dá)方法，包括以下步驟：

A.對(duì)工程區(qū)內(nèi)的不規(guī)則地質(zhì)體進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查與測繪，初步查明不規(guī)則地質(zhì)體地質(zhì)宏觀性狀與分布特征，包括不規(guī)則地質(zhì)體的產(chǎn)狀、規(guī)模、延伸、分布規(guī)律，若是不規(guī)則地質(zhì)體內(nèi)部包含蝕變巖，還包括不規(guī)則地質(zhì)體的內(nèi)部各蝕變巖體的顏色、分布規(guī)律、形態(tài)、物質(zhì)成份、錘擊強(qiáng)度及親水性。

B.對(duì)不規(guī)則地質(zhì)體開展鉆探、洞探、坑槽探等地勘工作，根據(jù)不規(guī)則地質(zhì)體的揭示情況結(jié)合步驟A的結(jié)果進(jìn)行綜合分析，選取與不規(guī)則地質(zhì)體的宏觀性狀關(guān)聯(lián)密切的數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)試驗(yàn)進(jìn)行測試，如綜合巖體質(zhì)量選取縱波波速Vp、滲透性采取壓水試驗(yàn)獲得透水率Lu、巖體完整性采用RQD等。其中，數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)包括縱波波速Vp、壓縮模量、透水率Lu和RQD。

C.根據(jù)勘探及測試結(jié)果，劃分不規(guī)則地質(zhì)體分布部位，通過劃分成果的歸納整理，將各個(gè)不規(guī)則地質(zhì)體勘探揭示段數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)各個(gè)數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)分別提出識(shí)別不規(guī)則地質(zhì)體的區(qū)間特征值。再根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，比較不規(guī)則地質(zhì)體的數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)與其周圍地質(zhì)體的數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)的差異性，選取存在差異性所對(duì)應(yīng)的數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)為特定工程地質(zhì)參數(shù)。若差異明顯，則表明數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)與不規(guī)則地質(zhì)體關(guān)聯(lián)度良好，該數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)指標(biāo)可靠、識(shí)別度高，可作為特定工程地質(zhì)參數(shù)。選定特定工程地質(zhì)參數(shù)是一個(gè)比較的過程，優(yōu)選選取差異性最顯著所對(duì)應(yīng)的數(shù)字化工程地質(zhì)參數(shù)為特定工程地質(zhì)參數(shù)。

D.基于GOCAD軟件，將包括勘探鉆孔、平硐的勘探部位數(shù)據(jù)導(dǎo)入GOCAD三維設(shè)計(jì)地質(zhì)平臺(tái)，將各部位實(shí)測工程地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行數(shù)字化賦值，并采用步驟C中確定的特定工程地質(zhì)參數(shù)構(gòu)建三維地質(zhì)數(shù)字化信息模型，形成空間部位與地質(zhì)屬性及信息關(guān)聯(lián)的三維地質(zhì)數(shù)字化信息模型。

E.基于GOCAD軟件三維地質(zhì)數(shù)字化信息模型，通過特定工程地質(zhì)參數(shù)的區(qū)間特征值關(guān)聯(lián)確定不規(guī)則地質(zhì)體的三維空間分布形態(tài)及范圍，包括：生成不規(guī)則地質(zhì)體在不同高程和部位的剖面、平切面圖；通過區(qū)間特征值分析比對(duì)，在平、剖面上勾勒生成足夠生成不規(guī)則地質(zhì)體三維空間的三維邊界線和點(diǎn)。再利用GOCAD軟件構(gòu)建不規(guī)則地質(zhì)體的三維空間分布形態(tài)及范圍并標(biāo)識(shí)。