地质断层三维可视化模型的构建方法与实现技术

全面而系统地研究了地质断层三维可视化构模的原理、方法及实施过程.针对地质断层三维构模的特点与要求,设计了一种基于边界表示、面向地质实体并兼顾拓扑关系的三维矢量数据模型,以有效地组织和描述包含断层的复杂地质体几何结构模型.提出了断层与地层的统一构模技术,给出了在其实现过程中所遇到的关键问题(如断层面的推演拟合、地层层面重构、断层与地层的交切处理与局部重构)的解决方案.基于断层的属性、断层数据所反映的断层面的特征和质量,应用3种方法来拟合断层面.在地层层面重构时,考虑到了断层面在地层面网格加密、插值时的约束和屏蔽作用,实现了具有多值面的逆断层网格生成技术.应用三角网切割算法TRICUT来实现断层与地层的交切处理.通过北京奥运公园场区基岩地质模型中的断层构模实例验证了这些技术方法的有效性.

基于线框架模型的三维地质断层结构模型及其构建技术

基于地质断层构造的特点,文中提出了一种适合三维断层模拟的数据模型——线框架模型,并基于该数据模型详细描述三维断层结构模型的构建方法,实现了从层面结构的地质模型向块体结构的地质模型进行自动转换的关键算法。线框架模型以方向线框架来表达地质模型的骨架,以方向TIN网来表达地质模型的血肉,具备地质断层结构模型所要表达的各种几何元素与拓扑关系。基于线框架模型的三维地质断层构模技术将地质界面之间的交切在地质界面三角网形成之前就进行处理,将面与面之间的切割操作简化为线与线之间的操作,这种方法不仅能有效地减轻断层地质体构模的复杂程度,而且可以将线与线之间的交线作为地质界面三角网构建时的约束边,从而有效地保证了地质界面之间交切关系的正确性。

地质断层对地下结构震塌影响机理的动光弹试验研究

用动态光弹性试验模拟研究了地质断层对应力波的影响及相互作用,比较分析了冲击荷载作用下水平和30°方向的裂缝的动态响应,得到指定点处的条纹级数 时间关系曲线图和应力 时间关系曲线图,研究了结构物顶部震塌的机理,试验结论可为防护结构的改进提供参考。

基于单元重构的岩土工程复杂地质断层建模方法

针对岩土工程数值分析中地质断层建模困难的问题,提出基于单元重构的岩土工程复杂地质断层建模方法。该方法首先对分析对象进行独立离散,建立不考虑地质断层的模型。再通过单元重构,可将地质断层嵌入已建模型,实现复杂地质断层的自动建模。所谓单元重构,是首先使用八节点六面体单元,建立不考虑断层的分析模型,再借助四节点四面体,五节点四棱锥和六节点三棱柱等单元形态,对地质断层穿过的网格进行处理,重构为由多种单元形态构成的模型。然后结合岩土工程断层建模实例,将该方法应用于复杂地下岔管、重力坝坝肩和坝基以及大型地下洞室群的断层建模,可证明其有效性。进一步以大型地下洞室群为例,将考虑地质断层的洞室群模型导入通用软件,采用实体单元模拟地质断层进行开挖计算,并与不考虑断层的情形对比分析发现,考虑地质断层后,围岩位移和应力分布都呈现出不连续性,被断层切割部位的围岩变形增大,应力出现松弛。这表明含有地质断层的重构模型可以用于数值计算,且能有效反映出地质断层对洞室围岩稳定的影响,从而可证明该建模方法的可靠性,为岩土工程的复杂地质断层建模提供便捷的实现途径。

乌鲁木齐地铁1号线穿越活动地质断层的技术措施

分析乌鲁木齐地铁1号线穿越3条活动地质断层的特征,表明断层的变形具有不可抗拒性和巨大的破坏性。当断层发生突发性黏滑错动后,上、下盘相对产生复杂的空间三维变形,结构同时具有拉、压、剪、扭、弯等共同受力特性,其作用对穿越的隧道产生巨大的影响,导致隧道严重变形、开裂甚至破坏。据此估算1号线沿线断层的最大位移量及百年变形量,阐述浅埋暗挖法的结构设防方案、结构受力计算模型、断层处理的接头方案,以及断层处的结构防水等技术措施,提出的静态强制位移法是对此工程难题的初步尝试。

考虑地质断层激活后的CO_(2)封存流体泄漏模型及数值分析

地质断层活化后,流体(CO_(2)、盐水、淡水)沿断层泄漏是CO_(2)地质封存中不可忽视的关键问题,因此,推导了不同阶段流体沿断层的泄漏速度方程,并结合质量守恒方程和能量守恒方程,建立地质活化断层的CO_(2)封存流体泄漏模型,获取了流体沿断层泄漏的关键参数(泄漏时间和泄漏量)。模拟不同参数对流体泄漏时间和泄漏量的影响:随着CO_(2)注入速度增快和储层渗透率增大,CO_(2)沿断层泄漏的初始时间提前,持续时间延长,泄漏量增加;随着断层渗透率的增加,CO_(2)沿断层泄漏的初始时间和持续时间没有变化,而CO_(2)泄漏量增加;相较于CO_(2)注入速度和储层渗透率,断层渗透率对盐水和淡水泄漏影响最大。综上所述:流体沿断层泄漏的先后顺序为盐水、CO_(2)、淡水;流体沿断层泄漏的持续时间由长到短依次为:CO_(2)、淡水、盐水;流体沿断层的泄漏量由大到小为CO_(2)、盐水、淡水。

三维地质断层信息空间形态可视化方法仿真

针对当前方法在对断距较大或较小的地质断层进行三维可视化建模时存在较大局限性,且建模结果与实际情况误差较大的问题,提出了基于虚拟钻井的三维地质断层信息空间形态可视化建模方法.方法将地质断层横截面视为厚度为零的空间几何曲面,在获取地质断层信息基础上,采用三角网来描述地质断层特征的空间分布,对地质断层横截面进行数据拟合,并对地质断层横截面网格进行插值拟合;采用NURBS曲面对上述通过插值计算得到的地质断层横截面网格进行进一步处理,可以获得逼近真实研究区域的地层曲面,并通过对地质断层横截面和地层面分割、调整、相互贯穿处理和交切判断生成最终的三维地质断层信息空间形态可视化模型.选取某实验区地质体作为研究对象,通过采集相关数据建立实验区域地质断层信息空间形态可视化模型,结果表明,所提方法降低了建模复杂度,提高了可视化建模的准确性,缩小了与实际情况之间的误差.

在地质断层构造中地应力状态演变研究

在国内86个断块油气田近千口钻井中进行了水压致裂试验。试验结果表明,无论是在发育正断层还是发育逆断层的地层中,最小主应力均为水平应力,且其方向往往平行于断层走向。这与传统观点所认为的最小主应力方向垂直于断层走向(正断层)或最小主应力为垂直应力(逆断层)相矛盾。指出传统观点所解释的是断层开始发生时的应力状态和主应力与不同断层构造的关系,而压裂试验所测得的应力是断裂活动停止之后的应力状态。在正断层发生过程中,垂直于断层走向的水平应力(最小主应力)不断增大,直到足以阻止正断层的继续发展。因此断裂活动终止时此水平应力往往会超过平行于断层走向的水平应力(断裂发生前的中间主应力),成为中间主应力,平行于断层走向的水平应力则成为最小主应力。在逆断层发生过程中,垂直于断层走向的水平应力(最大主应力)不断减小,直到不能推动断层继续移动;平行于断层走向的水平应力在此过程中亦随之减小,且始终小于垂直于断层走向的水平应力,到断裂活动终止时必然成为最小主应力。图5参2(梁大新摘)

基于单元重构的岩土工程复杂地质断层建模分析

在岩土工程建设中,地质断层是一种比较常见的构造,其会在一定程度上影响工程的建设,考虑到地质断层本身的复杂性,需要通过三维建模的方式,对其进行全面反映,以保证沿途工程的施工效果。本文提出了基于单元重构的岩土工程复杂地质断层建模方法,希望能够为地质断层的应对和处理提供参考。

三维地震在内蒙古自治区滴沥帮矿区勘察地质断层的应用

查明矿区内主要煤层落差大于5m以上的断层,对落差3m以上的断点给予解释,平面位置误差不大于30m,深度解释误差不大于10m,查明区内长轴大于20m的陷落住并解释其在主要煤层中的形态,平面位置误差不大于30m。

简析地质断层对煤矿生产的影响与处理

井下生产是煤矿生产的主要方式,因为作业环境具有特殊性,所以安全生产有着至关重要的作用,火、水、煤尘、瓦斯、顶板是影响煤炭生产的关键要素,而其中的瓦斯、水、顶板等与煤炭所在的地质构造有着直接联系,在对煤矿安全生产产生影响的地质因素中断层是最重要的,它直接关系到矿井生产的整体经济和社会效益。

地质断层对煤矿生产的影响和处理

断层使煤层出现显著错动时对煤矿设计和生产有较大影响,为最大限度地减少断层对煤矿生产的不利影响一定要对断层作正确判断预测和有效处理。查明断层的产状、规模,采取合理的方法处理断层,最大限度地降低断层产生的影响,这关系到煤矿生产的效益和安全。本文主要阐述了地质断层的识别标志、断层对煤矿生产的影响、煤矿设计和生产中对断层的处理方法等问题。

地质断层处高速铁路桥梁不均匀沉降控制研究

通过对乌马河大桥处于地质断层处的(2)号墩、(3)号墩桩基础进行计算分析,得出该两桥墩基础存在沉降差,并提出成桥预压沉降、选用大调高量支座等控制沉降差的措施,对位于地质性状突变或地质变化剧烈的地基基础不均匀沉降控制具有一定参考价值.

使用宽带寻找地质断层

德国地球科学研究中心Philippe Jousset将光纤电缆改造为一系列传感器,用以记录天然地震波和人工地震波。这些传感器通过检测地震波通过时光纤电缆长度的细微变化来量化光纤电缆所承受的应力。作者发现,光纤电缆不仅记录了地震信号,还能详细解析周围断层和其他深层地质结构。这表明,未来宽带通信网络或可用于定位和评估地质断层,光纤电缆或可用作地震仪的一种替代工具。

煤矿地质断层构造预测

随着我国煤矿开采力度的加大,相关技术不断成熟,煤矿开采的安全性越来越重要。因此,在开采中需要对煤矿的地质断层进行预测和分析,减少开采事故的发生。对煤矿地质断层构造的预测进行研究分析,为煤矿安全开采提供参考。

地质断层三维可视化模型的构建方法与实现技术

本文从三维地质建模与可视化的基础入手,对空间插值算法以及基于OpenGL的地质体可视化过程进行了介绍,之后对地质断层的概念、几何要素、分类以及判断数据等内容进行了阐述,在此基础上详细探讨了地质断层三维可视化模型的构建方法和具体实施流程,对其实现过程中一些关键性问题,如断层面推演拟合、地层层面重构等进行了深入分析。

断层地质条件下竖井井壁变形监测技术研究

针对华北地区深层开采中冻结竖井施工过程中的井壁变形监测问题,设计了基于光纤光栅传感器的实时监测系统。以山西潞安集团余欣煤矿风井为研究对象,结合该风井结构,在井壁分层埋入光纤光栅传感器,通过主光纤将反射波长变化数据传送至地面进行数据处理,完成远程实时在线监测。应用结果表明,设计的基于光纤光栅监测技术具有较好的重复性和测量精度,符合地层地质特征,为国内同类型竖井的安全生产提供了理论和实践参考。

地质断层三维建模的表达式方法

针对地质断层三维建模及可视化领域中现有技术存在的模拟断层局限性、插值困境等问题,本文提出了断层表达式方法建模方法。首先,以地质断层构造的形成机制为理论依据,分析构造断层表达式所需要运算对象和算子,构建表达式规则,并运用上下文无关文法对表达式规则进行形式化描述;然后,对断层原始勘探数据进行规范化,形成构建断层表达式所需要的断层二维数据表,从中提取构建断层表达式的运算对象集合和算子集合,形成断层表达式;最后,对断层表达式进行计算,形成断层地质体抽象模型,并结合相关勘探数据运用相关算法及图形库等工具进行三维地质建模及可视化。实验以包含多条断层的达连河地质体数据为基础进行实验验证,建模结果与真实地质情况符合。实验结果表明,断层表达式建模方法解决了现有技术的局限性问题,避免了对地层断裂区域的插值运算,从而解决了插值困境等问题。

超前地质预报在某隧道断层施工中的应用

选取齐岳山隧道F11断层典型地段,介绍了超前地质预报方法在隧道施工中的应用,对超前预报成果资料进行了分析,并在此基础上提出了施工开挖措施及加固建议。

四川活断层探测新进展

四川活断层普查项目是四川省政府在“十三五”期间建设的重点项目之一,历时5年,项目完成了四川省1∶250000活动断层普查、7条断层的1∶50000活动断层地质填图、11个城镇的1∶10000城市活动断层探查和四川省活断层信息系统的建设。该项目新发现了五道梁-长沙贡玛、松岗、达朗松沟等9条断裂晚更新世或全新世活动的地质地貌证据,编制了全省1∶250000活动断层地质图,编制和修订了成都平原和若尔盖盆地第四系等厚线图。这些新成果不仅为地方抗震设防、国土规划、重大工程选址、地震应急处置等方面提供了基础支撑,也为深入研究青藏高原东缘动力学机制和孕震构造环境提供了支撑。