關峰

摘 要：城鎮(zhèn)建設的選址與地質(zhì)關聯(lián)非常大，一般來說，城鎮(zhèn)化建設時都會選擇地基比較穩(wěn)定易于建設的地質(zhì)結構。為了更好的分析城鎮(zhèn)化建設選址的準確性，現(xiàn)代施工設計中應用了三維地質(zhì)建模。因此，深入分析三維地質(zhì)建模及其城鎮(zhèn)化建設中的應用。

關鍵詞：三維地質(zhì)建模；城鎮(zhèn)化建設；應用；施工

中圖分類號：TB 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.29.088

地球作為宇宙中唯一一個具有生命力的星球，目前已經(jīng)承載了60多億的人口，人口膨脹給地球的土地資源造成了很大的壓力，尤其在城鎮(zhèn)化建設中，充分體現(xiàn)了這一點。就拿我國來說，很多大、中城市已經(jīng)出現(xiàn)人口城鎮(zhèn)過盛，城鎮(zhèn)承載力不足的表現(xiàn)。最突出的就是城市鎮(zhèn)住房緊張的問題。不管是何種方式造成了城鎮(zhèn)人口過盛的表現(xiàn)，總之為了解決住房的壓力，建筑施工中高層建筑如雨后春筍林立于城鎮(zhèn)中。城鎮(zhèn)化的建設對于當?shù)氐牡刭|(zhì)結構考驗特別強，要提高建筑的使用壽命以及建筑質(zhì)量，就要打好地基，三維地質(zhì)建模就為城市建筑的地基建設提供了先進的技術保障。

1 城市三維地質(zhì)建模概述

1.1 模型概述

城市三維地質(zhì)建模是在三維地質(zhì)建?；A上發(fā)展而來的概念，最早的時候三維地質(zhì)建模應用于地質(zhì)探測、測井及地球的地質(zhì)研究等方面，隨著城市化進程，城鎮(zhèn)化建設的發(fā)展，才有了城市三維地質(zhì)建模。三維地質(zhì)建模的應用原理是利用信息技術的綜合分析和總匯，建立起地質(zhì)的立體三維空間模型，具有對地質(zhì)的預測分析、地質(zhì)解釋和地學統(tǒng)計等功能。我國引進這一技術已經(jīng)是上世紀80年代末的事情了，二十年的發(fā)展從地質(zhì)勘探、油田開采的應用到如今城鎮(zhèn)化的建設，已經(jīng)有了多方面的技術提升，現(xiàn)在已經(jīng)有效的服務于與地質(zhì)相關的各項應用中。我國通過20多年的三維地質(zhì)建模應用總結出其建模分析的特點：①融入了鉆孔數(shù)據(jù)、音頻文件、物化探技術等多方面內(nèi)容，體現(xiàn)了其多元化特點；②對城市地質(zhì)結構的真實模擬、還原與再現(xiàn)，體現(xiàn)了其多維化特點；③模型包含斷層數(shù)據(jù)、地表模型數(shù)據(jù)等，體現(xiàn)了其數(shù)據(jù)量大的特點?；谝陨戏治鎏攸c，能有助于準確了解地質(zhì)結構各地層的結構特征和水文特點，對城鎮(zhèn)化建設選擇可行性方案有著重要的科學借鑒意義。

1.2 模型構建

城鎮(zhèn)化建設具有綜合性強的特點，在建設過程中面臨的地質(zhì)問題比較復雜和不確定，因此城市三維地質(zhì)建模是所有地質(zhì)模型構建中比較有難度的結構建模。根據(jù)現(xiàn)代信息技術的發(fā)展和成熟的三維地質(zhì)建模技術應用，建筑行業(yè)總結出城市三維地質(zhì)建模必須遵循的“三多”原則，它們有助于城市三維地質(zhì)建模。建模“三多”原則如下。

1.2.1 多元數(shù)據(jù)應用原則

建模堅持多元化原則是為了提高建模的準性，只有準備充足的資料，才能建立有助于地層分析的三維立體模型，有助于提高建模的科學性、合理性和有效性。比如巖屑、巖心錄井資料在內(nèi)的鉆孔資料、物化探數(shù)據(jù)、地質(zhì)圖、地形圖、地質(zhì)剖面圖、DEM等，建模資料越豐富越有助于建模分析。

1.2.2 多方法集成與協(xié)同應用原則

多方法原則是鑒于地質(zhì)的復雜性、多解性與不確定而言的，三維地質(zhì)建模的有效方法有很多種，為了提高建模的應用性，應該利用多種方法建立三維地質(zhì)模型，提供多種應用問題的解決途徑。比如，利用綜合鉆孔數(shù)據(jù)、輪廓線數(shù)據(jù)、平行剖面、三維體布爾操作、交叉折剖面等多種方法建模有助于全方位分析地質(zhì)結構的內(nèi)部情況。

1.2.3 多層次干預原則

城鎮(zhèn)化建設中，為了提高建模各個切斷的準確性，應該在建模的各個階段進行多層次干預，加強建模的細致化和深入性，使得建立的城市三維地質(zhì)模型更加接近與實際應用的狀態(tài)，提高建模的有效應用率，從而更好的分析地質(zhì)的復雜性、多解性和不確定性，更好的服務于城市建設。

2 三維地質(zhì)建模應用的具體用途

2.1 為油藏數(shù)值模擬提供三位地質(zhì)數(shù)據(jù)體

地質(zhì)儲層中含有豐富的能源，石油就是地質(zhì)層中的一種，在地質(zhì)層中石油就叫作油藏。在建設城鎮(zhèn)選址前首先要對地質(zhì)分析，分析預選地的地層中是否含有油藏，三維地質(zhì)建模建立以后，根據(jù)地質(zhì)模型網(wǎng)格的分布稀疏就可以清晰的判定地層中的油藏量。除了判斷地質(zhì)中的含油量，還可以通過油藏流體的流動來判別地質(zhì)特征，對于城市選擇的地質(zhì)分析有著重要的參考意義。

2.2 用來計算地質(zhì)層孔隙體積

三維地質(zhì)建模還有一個特征就是通過直觀的地質(zhì)層空隙體積來計算地質(zhì)中的含油量，這種用途主要體現(xiàn)在油井開發(fā)階段。用在城市三維地質(zhì)建模中就是有效的判斷地質(zhì)層的疏松程度，對于選擇建筑的堅實地基有著明確的指導意義。

2.3 幫助選址

城市三維地質(zhì)建模能夠為地質(zhì)層建立詳細的三維立體空間模型，通過豐富的地質(zhì)參考數(shù)據(jù)及資料充實建模的空間真實感，具有直觀性效果。如果資料足夠詳細，甚至能夠?qū)γ恳粚拥貙舆M行有效的分析，對于城市建設選址有著重要的意義。當然建模的參考是建立在真實的數(shù)據(jù)資料之上的，如果數(shù)據(jù)資料不真實或者資料過少，是難以準確的分析出地層結構的。

2.4 進行斷層封堵分析和預測

三維地質(zhì)模型把構造和地層格架結合到一起，這有利于我們進行斷層的封堵性預測。從過去的三維地質(zhì)建模應用案例來看，斷層的封堵情況出現(xiàn)在斷層中和斷層兩邊，一種是由于斷層泥積累造成，另一種是斷層邊緣接觸面減少造成的。三維地質(zhì)建模利用豐富、真實的資料建模以后就能夠準確的分析斷層封堵的位置，進一步還可以分析出斷層的斷距，這在城市地鐵的建設應用中分析地層結構有著重要的指導意義。可以通過預測斷層的封堵性來選擇具體的施工方案。

2.5 提供有效的交流平臺

三維地質(zhì)模型具有很強的技術性，凡是對這項技術精通的人，即便是幾個語言互不相同的人，都能夠就地質(zhì)空間模型探討個幾天幾夜。因此說，三維地質(zhì)建模為這些專業(yè)工程師和技術師提供了一個有效的交流平臺，讓他們能夠打破地域文化、打破陌生的尷尬很快的融入進去。大家因為共同的工作或者共同的興趣坐在一起，有共同的話題可以聊，而這個平臺恰好就是三維地質(zhì)建模技術提供的。在這個平臺上面，這些精通這項技術的人能夠更好的研究和交流專業(yè)問題，從另一方面來說還能夠有效的促進我國三維地質(zhì)建模技術的發(fā)展。當然，大家共同為一個目標，用在城鎮(zhèn)化建設中，三維地質(zhì)建模就能夠更好的服務于城市建設。

3 城市三維地質(zhì)建模在城鎮(zhèn)化建設中的應用分析

城鎮(zhèn)化建設中，三維地質(zhì)建模的技術主要存在于三方面的應用分析，分別是基巖地層的建模分析、新生界地層的建模分析、地質(zhì)層的建模分析。

3.1 基巖地層三維地質(zhì)結構模型建設

地質(zhì)層中基巖地質(zhì)圖中，都會顯示地質(zhì)孔，地質(zhì)孔是地質(zhì)層的重要組成部分，貫穿于基巖地層的覆蓋區(qū)或者半覆蓋區(qū)。城市三維地質(zhì)建模能夠為分析基巖地層提供清晰明確的量理論依據(jù)。在繪制三維地質(zhì)模型圖的時候應該按照剖面結構圖建立，并且按照不同的地質(zhì)單位建立模型對象，將三維立體地質(zhì)模型分為不同的對象和模塊，從地質(zhì)建模圖的基巖地層剖面圖就可以看出基巖地層的結構，并根據(jù)面積的大小分析基巖地層，確定城鎮(zhèn)建設的方案建議。

3.2 新生界地層三維地質(zhì)結構模型建設

為地層中在新生代時期形成的地層建立單位地質(zhì)空間模型，然后分析新生界地層中的地層單位和剖面結構，從而分析地層是否適合鉆孔或者能否滿足其他城市建設的需要，新生界地層的建模圖面積要相對于地基層而言大得多。

3.3 城市工程建設層三維地質(zhì)結構模型建設

城市建設過程中不可避免的有鉆孔的需要，鉆孔是需要考慮的因素比較多，比如水文條件和地質(zhì)結構的疏松情況、變化情況等，從這個角度來看更加需要三維地質(zhì)建模技術服務于城市建設中。比如城市地下管道的建設、地鐵隧道鉆孔、樓層建筑等。在施工以前首先要建模分析選址地質(zhì)情況，然后按照三維建模分析的結果將選址地分區(qū)，哪些區(qū)適合建設什么工程，建設符合哪種要求，這都有明確的參考意義，對于建立安全、規(guī)劃合理的城市有著重要的技術指導。

4 城市三維地質(zhì)模型在城鎮(zhèn)化建設發(fā)展中的具體應用

4.1 服務城市規(guī)劃

城市的規(guī)劃需要綜合各種情況才能選定建設地址，這是因為建設中需要考慮很多復雜的因素，綜合性比較強。就城市的抗自然災害的能力，在城市的規(guī)劃中要盡可能的避開有發(fā)自然災害發(fā)生的因素，比如容易發(fā)生地震的地段、容易發(fā)生塌陷的地段，有河流的時候還要考慮河堤的穩(wěn)固性，此外城市規(guī)劃要考慮發(fā)展因素，就要盡可能的靠近交通和水源方便的地方，該地區(qū)是否易發(fā)泥石流和滑坡等自然災害等。綜合以上城鎮(zhèn)建設的基礎性要素，利用三維地質(zhì)建模分析地質(zhì)結構，主要就是為了進一步分析選址地的抗風險能力。三維地質(zhì)建模能夠有效的分析地層結構，在城市規(guī)劃時就應該按照地質(zhì)特點合理安排城市建設。城市住宅區(qū)肯定要選在地質(zhì)結構相對穩(wěn)定的部位，而公園建設則可以選取水溫條件或者滲水性比較好的地段，山區(qū)城鎮(zhèn)的選址公路或者住宅區(qū)應該盡可能的避開地質(zhì)疏松或者易發(fā)生滑坡和泥石流的階段。建設地鐵鉆孔時更應該利用更多的資料建立更加詳細的三維地質(zhì)模型，幫助施工隊更好的分析地質(zhì)情況，從而選擇合適的施工方案。

4.2 服務資源的開發(fā)

城市的規(guī)劃建設還要充分考慮配套功能的實現(xiàn)和利用是否方便，準確的說是服務資源的開發(fā)。地熱能源不僅是一種清潔能源，更是一種利用率比較高的能源，政府對地熱能源的開發(fā)建設也持大力支持的態(tài)度。就地熱能源中三維地質(zhì)建模的應用而言，不管是地熱能源的勘探還是確定熱儲量的多少以及準確位置，或者是后來的開發(fā)應用，整個過程中三維地質(zhì)建模起到了重要的作用。地熱能源的熱儲層主要分布于硅質(zhì)白云巖和寒武系奧陶系灰?guī)r，利用三維地質(zhì)建模就能夠準確的分析出地質(zhì)層中的巖層分布情況，通過巖層分布情況確定地熱能源熱儲層的分布情況和熱儲量的多少。三維地質(zhì)建模形成以后，就可以清晰的看出地熱能源的分布情況來看，主要還是集中于硅質(zhì)白云巖中，當建模的地質(zhì)資料越豐富地熱能源的熱儲分布狀況就越清晰?？傊梢猿浞掷迷敿毜馁Y料建立三維地質(zhì)空間模型，分析巖層中地熱儲量的分布情況，對城市能源的開發(fā)利用和城市建設的發(fā)展能夠提供非常好的技術指導。

5 結語

總而言之，三維地質(zhì)建模相比于傳統(tǒng)的二維明面建模來說，對于地質(zhì)的分析更加清晰、直觀和準確，再加上如今先機的計算機技術，更是為三維地質(zhì)建模提供了好的發(fā)展前景，在當代城鎮(zhèn)化建設的應用中有著舉足輕重的貢獻。通過三維地質(zhì)建模分析地質(zhì)結構內(nèi)部，可以為城鎮(zhèn)化建設提供有效的技術參考，對于解決當代人口膨脹，城鎮(zhèn)土地資源緊缺的情況有著重要的意義。

參考文獻

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