工程地质空间多场耦合构模技术研究

现有的三维地质模拟技术没有考虑地质空间几何结构场与属性参数场之间的耦合关系,从而限制了计算机模拟结果的真实性和实用性。工程地质空间多场耦合构模问题已成为制约三维地质模拟技术深入发展应用的瓶颈。在综合国内外研究现状与发展趋势的基础上,提出了工程地质空间多场耦合构模的总体研究框架和基本工作流程,给出了研究过程中所遇到的主要科学问题的解决思路或实现方案,并通过实例说明地质体多场耦合模型在三维地质建模及可视化系统中初步实现后的效果。这些研究成果为建立一套完整的地质体多场耦合构模理论体系和方法体系奠定了基础,有助于推动工程地质数字化建模分析技术的深入应用。

一种新的三维地学空间构模方法——类三棱柱法

综合评述了目前 3DGIS和 3DGM领域的三维空间构模及三维拓扑关系的研究现状 ;进而提出了一种新的三维地学空间构模方法———类三棱柱 (ATP)法 .该法采用 6类基本元素和 8组拓扑关系来描述和表达三维地质现象 .讨论了如何利用这 8组拓扑关系进行地质体查询与分析的基本思路 ;给出了程序实现后的

非层状岩体三维可视化构模技术研究

根据工程岩体的特征,从三维构模的角度,在中国矿业大学(北京)岩土工程研究所研究工作的基础上将岩体的结构单元类型分成二大类四种:即层状的连续型非倒转岩体、非连续型(断裂)岩体及倒转褶皱岩体和非层状岩体(侵入岩体、喷出岩体等)。借助三维GIS的可视化技术与面向对象的构模方法,根据非层状岩体的空间几何特征及地质数据的特点,提出适合于非层状岩体的数据模型,采用断面构模技术实现非层状岩体三维构模。利用多条轮廓线之间的三维表面重构方法构建非层状岩体的表面模型,将多条轮廓线之间的表面重构问题转化为体数据中的等值面构造问题。进而形成非层状岩体的三维可视化构模技术。开发了三维可视化构模系统,并利用该系统所提供的构模技术实现了灵宝金矿侵入型岩体三维模型的构建。

地下矿火灾烟流蔓延的三维仿真构模技术

为有效指导地下矿火灾救避灾方案的制定与实施,探讨火灾烟流蔓延过程的三维仿真模型构建技术非常必要。为此提出了以井巷空间三维结构模型构建为载体、以通风系统三维网络模型构建为保障、以烟流蔓延参数模型构建为核心的烟流蔓延三维仿真模型构建技术。通过以时间为序、采用体绘制技术对构建的烟流蔓延三维仿真模型进行了可视化实现,主要模拟了烟流在三维井巷中的动态蔓延过程,进而揭示了烟流温度、浓度等在时间、空间上的发展变化。并以国内某矿山为例,检验了烟流蔓延三维仿真构模技术的有效性。

工程岩体三维可视化构模系统的开发

根据工程岩体地质模型的几何特征 ,从三维可视化构模角度 ,将工程岩体分为连续型 (非倒转褶皱 )、非连续型 (非倒转褶皱 )与倒转褶皱 3大类 ,在此基础上开发了工程岩体三维可视化构模系统。该系统由建模分析、通用工具与数据库 3部分组成。介绍了 3类工程岩体的构模方法 ,形成了面向对象的模型类。最后 。

论三维地学空间构模

基于广义地理系统(地学系统)观点,结合3DGIS与3DGMS的应用需求,该文提出三维地学空间构模的4个目标层次,并对相应层次的系统功能要求进行比较分析。围绕三维地学空间构模领域中的地学空间目标认知、空间模型维数、空间模型适应性、二维屏幕上三维操纵、三维空间拓扑关系描述和三维空间模型更新6方面进行讨论,提出11个亟需回答的前沿问题。此外,还指出了8项亟需协作攻关的关键理论与技术问题。

3D GIS与3D GMS中的空间构模技术

3DGIS和3DGMS是近10a来地学领域并行发展的两大领域。该文从研究对象、数据来源、空间参照、空间构模、拓扑描述、空间量算、空间分析及应用领域等方面分析了3DGIS和3DGMS异同,并从数学模型、高程特征、属性特征和构模方式等方面讨论并重新界定了空间维数问题。重点分析了空间构模技术,将3DGIS和3DGMS中的空间构模分为基于面模型、基于体模型和混合构模3大类,并进行了分析比较和讨论。指出3DGIS和3DGMS将殊途同归,并最终建立全要素的真3D地球信息系统。

一种含断层的复杂层状地质体三维自动构模方法研究

为了使复杂地质体建模过程趋向于自动化、简单化,在分析了复杂层状地质体的空间信息特征的基础上,提出了一种针对含断层的层状地质体的自动构建方法。该方法先对地质钻孔资料、地质报告图进行预处理,从而获得离散的数据点;然后选择基于表面模型的建模方法,根据从钻孔分层信息到剖面图再到地层面的建模流程,分别构建出地质体的顶、底两个地层表面模型;根据空间拓扑关系处理断层结构,将断层以两条首尾相连的约束线嵌入地面模型中;最后使用轮廓线拼接法生成侧面,将顶、底、侧面缝合成封闭的三维地层体模型。利用自主开发的三维可视化系统对该方法进行验证实现,并成功应用于山西省某煤田矿区的三维地质建模中,实践表明,该建模方法高效快速,自动化程度高,所构建的地质体模型表达复杂地质结构的效果良好。

侵入型岩体三维可视化构模技术研究

根据侵入型岩体的空间几何特征及地质数据的特点 ,采用断面构模技术实现侵入型岩体三维构模。利用多条轮廓线之间的三维表面重构方法 ,构建侵入型岩体的表面模型。在生成体数据时使用改进的MC法 ,提高了构模精度 ,将多条轮廓线之间的表面重构问题转化为体数据中的等值面构造问题。开发了一种三维可视化构模系统 ,并利用该系统所提供的构模技术 ,实现了灵宝金矿侵入型岩体三维模型的构建。

基于应变空间硅藻质软岩的软化本构模型

三轴试验结果表明,软岩具有显著的应变软化特征。正常固结软岩表现为峰值后较缓的软化特征,而超固结软岩峰值强度后的应力-应变曲线呈陡降软化特征。应变空间表述的弹塑性理论在解决大应变和软化问题时比应力空间表述的弹塑性理论更具有优越性。基于应变空间的基本的弹塑性本构方程式,采用Mises剪切屈服准则及相关联流动法则,导出固结不排水三轴条件下的应力-应变本构关系式,并采用不同的硬化函数表达式对软岩在不同围压下的应力-应变曲线进行数值模拟。结果表明,应变空间的弹塑性理论能较好地模拟软岩应变软化特征б其中硬化函数的确定是关键问题之一。通过研究,提出了用于固结不排水状态下正常固结软岩的硬化函数形式。

非连续型非褶皱岩体三维可视化构模技术及应用

根据工程岩体的几何特征,从三维可视化构模的角度上,将工程岩体分为:连续型非褶皱岩体、非连续型非褶皱岩体与褶皱岩体三大类型。提出了适合于非连续型非褶皱岩体三维可视化构模模型,构造了相应的数据结构,开发了表面构模技术用于这类岩体的构模。在此基础上,利用OpenGL技术,在VC++环境下研制了可视化构模系统。利用该系统建立了某岩土工程研究区域的岩体三维可视化模型。

层状岩体三维可视化构模与数值模拟的集成研究

由于数据结构的差异,用于岩土工程三维可视化的网格与用于数值模拟的计算网格之间存在本质差异,如何通过两种网格的共享实现三维地质模型与数值模拟之间的集成是岩土工程建模的重要内容。在对层状岩体三维可视化网格与数值模拟网格的特点进行剖析的基础上,提出了基于松散模式的三维规则格网与FLAC3D基本元素之间的转化方法,从理论上实现了“可视”与“可算”的结合。将其应用于我国某海底隧道的选线研究中,证明了该方法的合理性和有效性。

岩体结构三维构模技术及其可视化系统研制

根据岩体的构造特征 ,将岩体内部划分成两大类四种基本类型的构造单元 ,即连续型非褶皱岩体、断裂型非褶皱岩体、褶皱型岩体、侵入型岩体 ,并建立相应的空间数据模型。利用柱体构模、表面构模、单轮廓断面构模、多轮廓断面构模技术分别进行这四种类型岩体的三维构模。在此基础上 ,开发岩体结构三维可视化构模系统。

层状岩体三维构模方法与空间数据模型

岩体的结构特征是决定工程稳定性的重要因素.对岩体结构特征的刻画,已成为工程稳定性分析中不可缺少的手段与依据.根据岩体的结构特征,从三维构模的角度上,将层状岩体划分成连续型非褶皱岩体、断裂型非褶皱岩体与褶皱型岩体3种基本类型的结构单元.在此基础上,形成分别适用于3种类型结构单元的柱体构模方法、表面构模方法与断面构模方法;对应3种基本结构单元,建立3种空间数据模型,即:柱体模型、TIN面模型与断面模型.并通过模型实例验证了构模方法与空间数据模型的可行性.

褶皱岩体三维可视化构模技术及其工程应用

为解决由于褶皱岩体的边界面可能是非单值曲面给三维构模带来的困难,根据褶皱岩体的几何特征,提出了适合于褶皱岩体构模的数据模型,建造了面向对象的数据结构,开发了断面构模技术与三维可视化构模系统,并利用该系统建立了抚顺西露天矿北帮边坡岩体三维可视化模型。

襟湖：一种湖城一体格局的建构模式

何谓“襟湖” 在结合自然山水的中国城市规划实践中．有一种依附大面积湖池．建立城市格局的规划模式．古人称之为“襟湖”，另有“拥湖”“枕湖”“联湖”等语汇记载.

基于构模知识的管理模型构建方法研究

管理模型的自动构建是模型管理系统一个重要功能。本文提出了一种基于构模知识的管理模型自动构建方法。该方法能从专家构建模型的例子中自动获取构模知识,并在应用的时候,利用这些知识自动构建新的模型。构模过程可以用状态转换描述,构模知识分为模型知识、领域知识和数据知识三个层次,在此基础上,本文着重研究了数据的语义模型和数据知识自动获取算法。

工程项目评标系统数学构模

本文利用模糊评价法和层次分析法来解决评标定标中的问题。首先 ,综合各评委意见 ,对于技术标和企业信誉的各指标采用模糊评价法处理。对于商务标的各指标建立分段函数处理 ,对各指标权重采用层次分析法确定。然后把各指标转化为分值 ,再乘以相应权重 ,综合求得各承包商的最后总得分 ,进行从大到小排序 ,从而最高分者为中标人。

安全状态评价模型构模原理及其状态程度与状态存在程度的表达方法研究

运用系统科学理论对安全状态评价模型构模原理进行阐述；根据评价系统状态的模糊性特征，结合人们对安全状态的认识、理解和接受方式。

面向金属矿山的矿体三维构模系统开发

主要介绍面向金属矿山的矿体三维构模系统的总体设计思想、地质数据库特点、地质数据库表结构的设计和系统主要模块功能。系统能够在三维环境下很好地表达矿体空间延展的各种特性,解决矿床的品位分布及成矿规律研究、储量准确计算等问题,为矿山企业的设计、生产和管理提供准确、全面及科学的决策依据。