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

背景技術：

自然界中，巖(土)體受內、外力地質作用，部分形成了地質工程師難以準確查明與表達的“不規(guī)則”形態(tài)地質體。在勘測設計過程中，需要根據(jù)地質作用程度或不同的工程地質特性進行工程地質分類，如風化卸荷程度、工程巖級及透水率，這些分類界面部分情況規(guī)律性差、界面形態(tài)“不規(guī)則”，難以準確細致地表達。

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

對于上述的不規(guī)則地質體，目前傳統(tǒng)的巖土工程勘察方法與手段主要以實物勘測資料為依據(jù)(鉆、洞探及工程地質試驗、物探測試)，結合地質工程師工程經驗或一般規(guī)律與原則進行地質體空間分布的概化處理，利用CAD、GOCAD等工程軟件工程地質概化(推測)表達其三維空間分布形態(tài)，再作為工程設計的依據(jù)。

不規(guī)則地質體形態(tài)分布的復雜性往往使地質工程師不能實現(xiàn)三維空間精細化表達，目前現(xiàn)有工程地質勘察測試技術多采取按一定原則及規(guī)律簡單地工程地質概化表達。但是，當上述不規(guī)則地質體或其邊界分布于重要工程部位時，其不規(guī)則地質體的三維空間分布形態(tài)即使在較小工程尺度內的變化也會對工程設計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。現(xiàn)有勘察方法簡單地概化處理不能滿足工程設計要求，目前相關規(guī)程規(guī)范中尚未就上述情況給出明確指導意見或規(guī)定，這給地質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雜地質條件區(qū)域的進一步拓展，上述不規(guī)則地質體三維空間精細化表達的困擾將更加頻繁和突出。其次，為適應市場競爭，優(yōu)秀設計產品對經濟合理性的要求越來越高，科學合理地對不規(guī)則地質體進行三維空間精細化表達，在某種情況下直接關系到其設計產品的優(yōu)劣，不規(guī)則地質體三維精細化表達方法具有重要的工程意義及工程價值收益。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種不規(guī)則地質體三維精細化表達方法，為不規(guī)則地質體分布于建筑物工程不同部位進行工程適宜性評價、設計方案選擇提供基礎與支撐，同時也可為后期針對該不規(guī)則地質體工程治理方案等提供有力依據(jù)。解決現(xiàn)有表達方法對不規(guī)則地質體的表達方式不精確，不能滿足現(xiàn)實需求的問題。

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

A.對工程區(qū)內的不規(guī)則地質體進行地質調查與測繪，初步查明不規(guī)則地質體地質宏觀性狀與分布特征；

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

C.根據(jù)勘探及測試結果，劃分不規(guī)則地質體分布部位，將不規(guī)則地質體勘探揭示段各個數(shù)字化工程地質參數(shù)進行統(tǒng)計分析，對各個數(shù)字化工程地質參數(shù)分別提出識別不規(guī)則地質體的區(qū)間特征值；再根據(jù)統(tǒng)計結果，比較不規(guī)則地質體的數(shù)字化工程地質參數(shù)與其周圍地質體的數(shù)字化工程地質參數(shù)的差異性，選取存在差異性所對應的數(shù)字化工程地質參數(shù)為特定工程地質參數(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)導入GOCAD三維設計地質平臺，并采用步驟C中確定的特定工程地質參數(shù)構建三維地質數(shù)字化信息模型，形成空間部位與地質屬性及信息關聯(lián)的三維地質數(shù)字化信息模型；

E.基于GOCAD軟件三維地質數(shù)字化信息模型，通過特定工程地質參數(shù)的區(qū)間特征值關聯(lián)確定不規(guī)則地質體的三維空間分布形態(tài)及范圍，再利用GOCAD軟件構建不規(guī)則地質體的三維空間分布形態(tài)及范圍并標識。

進一步的是：步驟C中，選取差異性最顯著所對應的數(shù)字化工程地質參數(shù)為特定工程地質參數(shù)。

具體地，步驟A中，對不規(guī)則地質體進行宏觀性狀與分布特征調查，包括其產狀、規(guī)模、延伸、分布規(guī)律，以及不規(guī)則地質體的內部各蝕變巖體的顏色、分布規(guī)律、形態(tài)、物質成份、錘擊強度及親水性。

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

具體地，步驟E中，確定不規(guī)則地質體的三維空間分布形態(tài)及范圍，包括：生成不規(guī)則地質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，在平、剖面上勾勒足夠生成不規(guī)則地質體三維空間的三維邊界線和點。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出了針對不規(guī)則地質體的三維空間精細化表達方法，通過不規(guī)則地質體數(shù)字化工程地質參數(shù)的測定，在建立不規(guī)則地質體地質屬性與數(shù)字化工程地質參數(shù)的關聯(lián)的基礎上，結合實際勘探揭示對不規(guī)則地質體的分布部位進行統(tǒng)計分析，提出不規(guī)則地質體數(shù)字化工程地質參數(shù)區(qū)間特征值，構建基于GOCAD數(shù)字化三維地質數(shù)字化信息模型，通過選取的特定工程地質參數(shù)的區(qū)間特征值關聯(lián)確定不規(guī)則地質體的三維空間分布形態(tài)及范圍。

本發(fā)明提出了將數(shù)字化工程地質分析應用于不規(guī)則地質邊界形態(tài)的確定，通過勘探測試一定數(shù)量的數(shù)字化工程地質參數(shù)，可實現(xiàn)不規(guī)則地質體三維空間的精細化表達。特別是，當不規(guī)則地質體分布于大型水利水電工程關鍵部位時，可有效提高地質勘測精度，準確地查明不規(guī)則地質體分布形態(tài)及范圍以服務于工程設計，有效避免后期因地質勘測精度不足而引起的建設周期、工程投資增加等較大的工程設計變更。

具體實施方式

本發(fā)明不規(guī)則地質體三維精細化表達方法，包括以下步驟：

A.對工程區(qū)內的不規(guī)則地質體進行地質調查與測繪，初步查明不規(guī)則地質體地質宏觀性狀與分布特征，包括不規(guī)則地質體的產狀、規(guī)模、延伸、分布規(guī)律，若是不規(guī)則地質體內部包含蝕變巖，還包括不規(guī)則地質體的內部各蝕變巖體的顏色、分布規(guī)律、形態(tài)、物質成份、錘擊強度及親水性。

B.對不規(guī)則地質體開展鉆探、洞探、坑槽探等地勘工作，根據(jù)不規(guī)則地質體的揭示情況結合步驟A的結果進行綜合分析，選取與不規(guī)則地質體的宏觀性狀關聯(lián)密切的數(shù)字化工程地質參數(shù)試驗進行測試，如綜合巖體質量選取縱波波速Vp、滲透性采取壓水試驗獲得透水率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)勘探及測試結果，劃分不規(guī)則地質體分布部位，通過劃分成果的歸納整理，將各個不規(guī)則地質體勘探揭示段數(shù)字化工程地質參數(shù)進行統(tǒng)計分析，對各個數(shù)字化工程地質參數(shù)分別提出識別不規(guī)則地質體的區(qū)間特征值。再根據(jù)統(tǒng)計結果，比較不規(guī)則地質體的數(shù)字化工程地質參數(shù)與其周圍地質體的數(shù)字化工程地質參數(shù)的差異性，選取存在差異性所對應的數(shù)字化工程地質參數(shù)為特定工程地質參數(shù)。若差異明顯，則表明數(shù)字化工程地質參數(shù)與不規(guī)則地質體關聯(lián)度良好，該數(shù)字化工程地質參數(shù)指標可靠、識別度高，可作為特定工程地質參數(shù)。選定特定工程地質參數(shù)是一個比較的過程，優(yōu)選選取差異性最顯著所對應的數(shù)字化工程地質參數(shù)為特定工程地質參數(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)導入GOCAD三維設計地質平臺，將各部位實測工程地質參數(shù)進行數(shù)字化賦值，并采用步驟C中確定的特定工程地質參數(shù)構建三維地質數(shù)字化信息模型，形成空間部位與地質屬性及信息關聯(lián)的三維地質數(shù)字化信息模型。

E.基于GOCAD軟件三維地質數(shù)字化信息模型，通過特定工程地質參數(shù)的區(qū)間特征值關聯(lián)確定不規(guī)則地質體的三維空間分布形態(tài)及范圍，包括：生成不規(guī)則地質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，在平、剖面上勾勒生成足夠生成不規(guī)則地質體三維空間的三維邊界線和點。再利用GOCAD軟件構建不規(guī)則地質體的三維空間分布形態(tài)及范圍并標識。