黃嘯鷹,李攀峰,陳 奎
(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司,四川 成都 610072)
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GOCAD軟件在溪洛渡工程勘探平硐封堵排查中的應(yīng)用
黃嘯鷹,李攀峰,陳奎
(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司,四川 成都610072)
基于GOCAD平臺構(gòu)建了溪洛渡工程樞紐區(qū)勘探平硐和防滲帷幕的三維模型,直觀地實現(xiàn)了勘探平硐封堵排查;同時還基于GOCAD的script語句結(jié)構(gòu),運用Excel Vba編寫了批處理宏,實現(xiàn)了平硐封堵建模的批處理,大大提高了建模效率。
GOCAD;溪洛渡工程;勘探平硐;封堵
為了查明溪洛渡工程區(qū)的基本地質(zhì)條件,為工程設(shè)計提供可靠的地質(zhì)基礎(chǔ)資料,前期勘探階段,在工程樞紐區(qū)先后完成了143個勘探平硐,累計洞長達19 122.24 m。在低高程河床壩基、地下廠區(qū)等重要工程部位,勘探平硐尤其集中。根據(jù)工程需要,大部分位于庫水位以下的勘探平硐需要封堵,以避免蓄水后對大壩、廠房等工程運用產(chǎn)生影響。
目前工程實踐中常用的二維CAD圖件,將空間為題采用平面表達,直觀性差,尤其是在空間相對關(guān)系分析方面具有一定的不足。為此,本文嘗試采用構(gòu)建三維模型來直觀地實現(xiàn)溪洛渡工程樞紐區(qū)勘探平硐封堵排查,并試圖解決快速批量建模問題。
1.1建模軟件簡介[1]
GOCAD軟件最早由法國Nancy大學(xué)開發(fā),主要針對地質(zhì)、地球物理和油藏工程的計算機三維模擬和輔助設(shè)計。從最初的簡單構(gòu)造建模,發(fā)展到今天復(fù)雜構(gòu)造建模、復(fù)雜三維模型網(wǎng)格剖分、巖石物理屬性模型等,GOCAD始終處于半智能化建模的最高水平。GOCAD采用了Mallet教授提出的離散光滑插值(DSI)技術(shù)和適應(yīng)能力很強的三角剖分和四面體剖分技術(shù),這些技術(shù)組合實現(xiàn)了對空間地質(zhì)對象進行三維分析的功能。它既可以進行表面建模,又可以進行實體建模;既可以設(shè)計空間幾何對象,也可以表現(xiàn)空間屬性分布。在地質(zhì)工程、地球物理勘探、礦業(yè)開發(fā)、水利工程中應(yīng)用較廣泛。
GOCAD不僅是用來構(gòu)造三維地質(zhì)模型、地球物理模型和儲層模型的軟件系統(tǒng),同時也是一個很方便的開發(fā)平臺,為開發(fā)出用戶交互式的應(yīng)用程序提供了一些特殊的支持。
1.2批處理建模方法
基于GOCAD平臺,根據(jù)其script語句結(jié)構(gòu)用Excel Vba編寫了批處理宏,實現(xiàn)了平硐封堵的批處理,大大提高了建模效率。具體處理方法如下:
1.2.1GOCAD軟件script語句結(jié)構(gòu)
(1)根據(jù)兩點坐標(biāo)建立直線模型。script語句結(jié)構(gòu):gocad pline_create_from_points closed false points "-1 5 0 1 5 0" name ccc coordinate_system_name Std
其中:端點坐標(biāo)分別為(-1,5,0)和(1,5,0),直線的名稱為“ccc”。通過修改直線端點坐標(biāo)和名稱,就可構(gòu)建出相應(yīng)的直線模型。
(2)根據(jù)直線與延伸方向構(gòu)建平面。script語句結(jié)構(gòu):gocad tsurf_create_from_tube name sss curves ccc expansion 0. 0. 1000. select_number_of_levels False number_of_levels 1 seal_ends false two_ways false dissociate_vertices true
其中:sss為新構(gòu)建面的名稱,ccc為構(gòu)建面所依據(jù)的直線,(0,0,1000)為延伸向量。通過修改這些參數(shù),就可構(gòu)建出相應(yīng)的平面模型。
(3)根據(jù)與平面相交將直線分段。script語句結(jié)構(gòu):gocad on PLine ccc111 break_at_surface_intersection surface sss split true
其中:ccc111為所需分段的直線,sss為相交平面。通過修改這些參數(shù),就可方便地實現(xiàn)指定直線分段。
1.2.2Excel Vba批處理宏
運用Excel Vba編寫了批處理宏[2],可以實現(xiàn)以下功能:
(1)根據(jù)設(shè)計專業(yè)提供的封堵點坐標(biāo)—以該點坐標(biāo)為基點,以一定角度(默認為60°,若與平硐軸線接近平行時,需調(diào)整該角度值)向兩側(cè)各延伸一定長度(默認為5),可以得到位于平面內(nèi)的輔助線,以該輔助線為基線,向上延伸坐鉛垂面可得到與平硐軸線的交點,該交點就是平硐封堵段的一個端點;重復(fù)上述操作,可求得平硐封堵的全部端點或轉(zhuǎn)點,從而實現(xiàn)根據(jù)設(shè)計專業(yè)提供的二維坐標(biāo),確定出封堵段的空間位置。
(2)根據(jù)封堵段的坐標(biāo)信息,寫出相應(yīng)的GOCAD可直接調(diào)用的script文本文件(PDFD.txt)。
Excel Vba批處理宏的具體代碼如下:
Sub pdfd()
平硐封堵段三維建模前處理宏
Dim No_pd As String
Dim Name_fd As String
Dim X, Y, Z, X1, X2, Y1, Y2 As Double
Dim DX, DY, DZ As Double
Dim Ang As Double
Dim Length As Double
Dim C_name, S_name As String
Dim Sht As Variant
Set Sht = ThisWorkbook.ActiveSheet
Dim I As Integer
Dim FLN As String, FN As Integer
FLN = ThisWorkbook.Path + "” + "PDFD.txt"
FN = FreeFile()
Open FLN For Output As FN
Ang = 60
Length = 5
I = 2
10If Sht.Cells(I, 1).Value <> "" Then
X = Sht.Cells(I, 3).Value
Y = Sht.Cells(I, 4).Value
Z = 0
X1 = X - Length * Cos(Ang / 180 * 3.14159265)
X2 = X + Length * Cos(Ang / 180 * 3.14159265)
Y1 = Y - Length * Sin(Ang / 180 * 3.14159265)
Y2 = Y + Length * Sin(Ang / 180 * 3.14159265)
C_name = "C_" & Sht.Cells(I, 1).Value & "_" & Sht.Cells(I, 2).Value
S_name = "S_" & Sht.Cells(I, 1).Value & "_" & Sht.Cells(I, 2).Value
No_pd = Sht.Cells(I, 1).Value
Print #FN, "gocad pline_create_from_points closed false points "; """" & X1 & " " & Y1 & " " & Z & " " & X2 &" " & Y2 & " " & Z & """" & " name " & C_name & " coordinate_system_name Std"
Print #FN, "gocad tsurf_create_from_tube name " & S_name & " curves " & C_name & " expansion 0. 0. 1000. select_number_of_levels False number_of_levels 1 seal_ends false two_ways false dissociate_vertices true"
Print #FN, "gocad on " & No_pd & " break_at_surface_intersection surface " & S_name & " split true"
I = I + 1
GoTo 10
End If
Close #FN
End Sub
1.2.3快速建模
在Excel軟件中打開平硐封堵設(shè)計坐標(biāo)文件,運行批處理宏,可得到全部平硐封堵段的三維數(shù)據(jù)文件PDFD.txt;在GOCAD軟件中直接導(dǎo)入,即可方便地建立平硐封堵三維模型(見圖1)。
1.3建模成果
運用上述方法,建立了溪洛渡樞紐區(qū)勘探平硐封堵三維模型(見圖2),為了分析方便,同時還構(gòu)建了大壩、防滲帷幕三維模型。
圖1 平硐封堵段設(shè)計坐標(biāo)及三維建模文件
圖2 平硐封堵三維模型
借助三維模型,可直觀地表達出勘探平硐封堵段與防滲帷幕等之間的相對空間關(guān)系,便于理清封堵段與防滲帷幕之間的空間關(guān)系,查詢是否發(fā)生漏堵、錯堵等不該發(fā)生的問題。
經(jīng)過GOCAD三維模型分析,溪洛渡工程樞紐區(qū)勘探平硐已按要求進行了封堵設(shè)計,尤其是穿防滲帷幕的勘探平硐(見圖3、4)全部進行了封堵設(shè)計。
利用三維模型開展了勘探平洞封堵清理工作。
圖3左岸平硐封堵圖4右岸平硐封堵
依據(jù)探洞封堵和防滲帷幕設(shè)計資料,建立三維模型,與前期勘探布置進行詳細比對,把多專業(yè)相關(guān)信息通過三維模型集成起來,準(zhǔn)確、快速、直觀地進行空間分析,解決了探洞封堵排查難題。
三維設(shè)計能夠集成各類信息,具有豐富、精準(zhǔn)、高效、直觀等優(yōu)勢,對解決綜合性空間問題、多專業(yè)協(xié)同問題具有明顯優(yōu)勢,有利于設(shè)計判斷和決策。
[1]中國水電顧問集團成都勘測設(shè)計研究院.工程地質(zhì)三維設(shè)計研究與應(yīng)用可研報告[R],2009.
[2]張強,劉飚. Excel 2007與VBA編程從入門到精通[M].電子工業(yè)出版社,2008.
2016-03-07
黃嘯鷹(1976-),男,貴州銅仁人,高級工程師,從事水利水電工程地質(zhì)勘測設(shè)計工作。
TP391.41
B
1003-9805(2016)03-0091-03