基于GTP的断层三维交互建模方法

在总结分析现有断层建模方法的基础上,提出一种基于广义三棱柱(GTP)的断层三维交互建模方法(岩柱体分区RPBP建模法).该方法以钻孔数据为建模主体数据源,主要步骤包括:根据钻孔孔口数据点与断层露头约束,按约束Delaunay法则生成地表不规则三角网(CD-TIN);判断地质体内断层的类型及断层构模的优先级顺序,建立岩柱体界限三角形;以界限三角形为依据建立断层实体模型.软件实验表明,该方法能便捷可靠地实现包括正、逆断层及其相互切割的各类复杂断层系的三维交互建模.

基于GTP修正的R3DGM建模与可视化方法

将广义三棱柱(GTP)的辅助几何要素———对角线———修正为四面体,解决了R3DGM(真三维地学模型)中数据组织与几何要素的不一致和空间操作中的几何裂缝问题.修正后的GTP模型集成了TIN,GTP和四面体模型的优点,构建算法简单且空间操作无缝.R3DGM过程分3步进行:①根据钻孔孔口数据点与断层露头约束,按约束Delaunay法则生成地表不规则三角网(CD-TIN);②按地学推理规则,将CD-TIN中三角形沿钻孔迹线向下扩展生成GTP;③根据最小顶点标识法,将GTP模型转换成四面体.介绍了基于GTP修正构建的三维数字地质模型的任意平面剖切、虚拟开挖、空间查询等可视化方法.并结合北京CBD地下三维集成建模与空间操作,展示了模型构模及空间操作效果.

基于GTP的地下工程与围岩一体化真三维空间构模

针对地下工程开挖体的基本特征及其真三维建模要求,在广义三棱柱(GTP)模型的基础上进行扩展,提出采用E—GTP模型来构建地下工程开挖体的真三维模型。通过与其围岩地质体的G—GTP模型的耦合,实现了基于GTP的工程开挖体与围岩地质体的一体化建模。该模型将地下三维空间实体抽象为点、线、面、体四类对象,通过结点、TIN边、侧边、TIN面、侧面和GTP体元共6个基本几何元素进行统一表达。该文重点讨论了E—GTP的建模原理与方法,并介绍了基于面向对象思想的一体化空间数据结构。

基于广义三棱柱体元的三维地层建模方法

为了解决基于广义三棱柱(GTP)的三维地层模型自动建模问题,提出了一种三维地层构造知识推理规则和建模方法。该方法结合钻孔数据特点和地层分布规律,首先以孔口数据生成地表面不规则三角网(TIN),然后根据地层构造知识推理规则,将TIN中的三角形逐个沿钻孔向下扩展生成GTP,建立三维地层模型,能够解决包括尖灭、分叉和断层等在内的复杂地层构造推理和自动建模。该方法对基于GTP的三维地层建模具有一定的参考价值和指导意义。

井巷工程三维建模及无缝开挖模拟技术

针对前人研究的不足,提出了一种井巷工程无缝快速开挖新方法。该方法地质模型采用广义三棱柱(GTP)构建,并借助"最小顶点标识法"将地质模型转换为三角形集合组成的边界表示模型;井巷工程模型则采用"断面构模法"直接构建成三角形集合的边界表示建模,地质体模型与井巷工程模型通过三角形间的优化局部层次求交算法,实现了井巷工程快速无缝开挖模拟及空间分析。应用实例表明,该方法快速可靠,能够满足数字矿山对井巷工程设计及空间分析要求。

三维地质建模中地层错断处自动构建的新方法

针对断层等因素破坏了地层连续性形成的地层错断而造成钻孔控制数据缺失情况,以及现有地层错断处三维建模方法的不足,基于广义三棱柱(GTP)提出一种新的处理方法——局部虚拟建模钻孔法(LVMB).该方法主要分为3步进行:①确定需要在之间插入LVMB的2个界限三角形;②在这2个界限三角形相应的3条边之间自动插入LVMB;③构建2个界限三角形之间的地层模型.实验表明,该方法能够相对准确地自动进行地层错断处的三维建模,扩展基于GTP体元三维地质建模的适用范围.

基于钻井数据的地质体3维可视化研究

地质体3维可视化是地质工程中急需解决的一个热点问题,利用可视化的结果,可以将地质体的结构特征直观形象地展现在用户面前,使之可以非常直观地、清楚地对地质体进行各种观察和分析。笔者在综合考虑各种建模方法的基础之上,结合本文的建模数据——钻井数据的特点,采用广义三棱柱(Generalized tri-prism,简称GTP)作为建模的体元对地质体进行3维建模,并对传统的基于钻井数据的3维地质建模的方法做了一些改进,使GTP可以自动地、快速地剖分成四面体,以此来解决由于GTP的侧面不是平面所带来的问题。最后,利用VTK(Visualization Toolkit,简称VTK)可视化技术,开发了一个3维地质可视化系统,并利用该系统对本文建模方法的实际建模效果进行了展示和验证。

广义三棱柱地质模型的工程应用

采用广义三棱柱地质模型,实现工程地质的三维可视化,可以帮助工程人员迅速地掌握工程地质情况。

Key Technology of 3D Geosciences Modeling in Coal Mine Engineering

A new method for simulation technology of laneway engineering seamless excavation based on 3D geoscience modeling(3DGM)was proposed to overcome the deficiency in current research.The generalized triprism(GTP)data model was used as the basic modeling element in this method.The models of geological body were created by the method of rock pillar body partition(RPBP)modeling.The laneway engineering models were built with component method,while the corresponding triangles in sections were connected and transformed into tunnel GTP models.All the GTP models were converted into tetrahedron models based on the smallest vertex identifier(SVID).The simulation and spatial analysis of laneway engineering seamless excavation could be realized through the local hierarchical intersection(LHI)algorithm.The application case showed that the method was fast and effective,and it could meet the needs of design and spatial analysis for mine laneway engineering.