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        EVS 三維地質(zhì)建模在整圖幅地質(zhì)調(diào)查的應(yīng)用

        2020-10-26 02:08:54楊云峰
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2020年30期
        關(guān)鍵詞:模型

        楊云峰

        (北京市地質(zhì)調(diào)查研究院,北京100195)

        隨著城市地質(zhì)工作研究由地表向縱深領(lǐng)域的極速發(fā)展,三維地質(zhì)模型的研究也越來越受到地質(zhì)工程師的重視[1-2]。三維地質(zhì)模型具有在三維尺度上表達(dá)地質(zhì)信息的特點(diǎn)。同時(shí),三維地質(zhì)模型如果同上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合,可以很好滿足規(guī)劃設(shè)計(jì)要求。本文筆者利用EVS 進(jìn)行整圖幅三維地質(zhì)模型的建立,證明了該種方法在三維尺度上進(jìn)行1:5 萬環(huán)境地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)研究的可行性。

        1 EVS 的概念及其應(yīng)用范圍

        C Tech 公司是美國的一件軟件公司,其家族包括EVS for Arc View、EVS Standard 等產(chǎn)品。最經(jīng)典軟件產(chǎn)品是Earth Volumetric Studio。它包括了EVS 和MVS 所有功能,同時(shí)還增加了高級(jí)功能。這就給工程師研究提供了更多研究方法選擇。

        2 幾款三維地質(zhì)建模軟件比較

        三維地質(zhì)建模概念最初由學(xué)者Yfantis 在1988 提出,歷經(jīng)三十年的發(fā)展,形成了幾款我們常用的、技術(shù)較成熟三維地質(zhì)建模軟件,例如GOCAD、Petrel、EVS 等[3]。國內(nèi)近些年也研發(fā)了一些優(yōu)秀的三維地質(zhì)建模軟件,比如理正巖土勘察三維地質(zhì)建模、MapGIS、TITAN 等。下面介紹了幾款主要的三維地質(zhì)建模軟件。

        表1 幾款三維地質(zhì)建模軟件比較

        上表中,EVS 等軟件主要還是針對(duì)地質(zhì)領(lǐng)域研究,專業(yè)性更強(qiáng);在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)同方面,BIM、理正勘察三維建模軟件、EVS 具有一定的優(yōu)勢[3]。

        3 基于EVS 三維地質(zhì)建模實(shí)例

        3.1 項(xiàng)目概況

        本文基于EVS 三維地質(zhì)建模實(shí)例以某1:5 萬環(huán)境地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目為例。該項(xiàng)目調(diào)查面積400km2。

        3.2 模型創(chuàng)建

        (1)地層層序劃分

        依據(jù)為沉積規(guī)律、沉積環(huán)境、巖土體特性對(duì)工程地質(zhì)層劃分。50m 以淺共劃分為8 個(gè)工程地質(zhì)大層,大層下面劃分工程地質(zhì)亞層。

        (2)數(shù)據(jù)的預(yù)處理

        將鉆孔的數(shù)據(jù)在EXCEL 里按照表3 格式處理生成鉆孔*.xlsx 文件,然后利用C Tech Data Exporter 軟件對(duì)*.xlsx 處理生成*.goe 格式文件。

        表2 數(shù)據(jù)處理格式表

        其中第1 列為鉆孔編號(hào),第2 和第3 列為X、Y 的坐標(biāo)值,第4 列為孔口高程,第5 列及其右面為每層的層底標(biāo)高。數(shù)據(jù)中地層尖滅用pinch 表示,鉆孔未達(dá)到該地層用short 表示[5-6]。

        (3)模塊運(yùn)行流程

        本次三維地質(zhì)建模選取EVS 中的MVS 軟件。依據(jù)本次三維地質(zhì)建模的需求,選取的模塊及運(yùn)行流程圖如圖:

        圖1 模塊及運(yùn)行流程圖

        (4)三維地質(zhì)模型的生成

        通過以上模塊的運(yùn)行,最終生成三維地質(zhì)體模型,如圖2所示。

        圖2 地層體模型

        3.3 模型應(yīng)用與評(píng)價(jià)

        (1)模型剖切

        利用EVS 的CUP 模塊功能,按北偏西45°及局部矩形剖切得到圖3、圖4。

        圖3 北偏西45°剖切

        圖4 局部矩形剖切

        通過對(duì)剖切的地質(zhì)體觀察,我們可以得知該地質(zhì)體地層較平緩,地層沉積序列正常。

        (2)樁端持力層

        根據(jù)土工力學(xué)參數(shù)表,我們可以選定樁基樁端持力層,通過三維地質(zhì)體模型可以更直觀的看到樁端持力層的空間分布。

        圖5 第一樁端持力層

        圖6 第二樁端持力層

        本項(xiàng)目砂層大多較密實(shí),第一主要持力層選定③3粉細(xì)砂層,第二持力層選定⑧3中細(xì)層。持力層總體較均勻,局部起伏較大。

        (3)液化土體的展示

        液化土體是規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)要考慮的重要問題。液化土體的直觀展示能讓設(shè)計(jì)師和決策者更好對(duì)場地的了解。

        圖7 液化地層體

        本項(xiàng)目的液化地層體主要為③2粉土。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》液化判別條款,液化等級(jí)為輕微- 中等。

        (4)斷裂

        根據(jù)已有的資料,將圖幅內(nèi)的斷裂投影在三維模型上。我們可以清晰的看到斷裂的空間展布。

        圖8 斷裂分布圖

        3.4 模型評(píng)價(jià)

        基于EMS 軟件建立的整圖幅三維地質(zhì)模型,三維地質(zhì)模型的整體性非常直觀。模型可進(jìn)行任意剖面的剖切,并展示某一不良巖土層。同時(shí),可以導(dǎo)入斷裂,并進(jìn)行相關(guān)研究。

        當(dāng)然,利用EMS 軟件建立的整圖幅三維地質(zhì)模型存在由于鉆孔的數(shù)量較少,模型的精度較低。如果收集到足夠多的鉆孔數(shù)據(jù),也需要地層的統(tǒng)一概化。

        4 結(jié)論

        基于EMS 軟件的整幅圖三維地質(zhì)建模研究及應(yīng)用展示,能夠?yàn)?:5 萬環(huán)境地質(zhì)調(diào)查研究在三維尺度上研究提供幫助。能夠查清不良土體分布,能夠展示斷裂分布。這為地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)研究提供了更多選擇。

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