基于3ds Max岩溶管道的三维地质模型研究.pdf

基于 岩溶管道的三维地质模型研究杨 洋赵云龙丁坚平(贵州铁建工程质量检测咨询有限公司贵州 贵阳 贵州省地矿局第二工程勘察院贵州 遵义 贵州大学资源与环境工程学院贵州 贵阳)摘 要:地下岩溶管道在空间分布的精准识别对岩溶地区的各类工作具有指导意义 由于地下岩溶管道的隐秘性导致岩溶管道并不能直观地被人们所认识及熟悉 基于贵州某地岩溶塌陷项目资料及研究运用 及 进行该区地下岩溶管道的三维可视化研究 通过可视化模型的建立使得地下隐秘且复杂的地质环境得以直观又清晰地展现于人们眼前更方便今后工作的推进使得技术交底更明了、清晰 当今建筑工程行业新兴的 管理软件在异型曲面造型及地形数据方面存在一定不足 及 可以有效解决这方面的问题三个软件协同设计为今后岩溶地下空间的工作及研究提供了技术支撑与参照关键词:岩溶管道三维可视化 中图分类号:.文献标识码:文章编号:()(.):.:研究背景据以往研究表明岩溶塌陷多发育于地质条件相对复杂、地下岩土体分布情况极其复杂、地下溶洞特别发育的地区 大量的测绘数据、物探数据、钻探数据及整理绘制的地质图、剖面图对于部分工作者均是比较繁琐及抽象不利于对工程项目及课题的开展 但三维可视化模型的建立带来了比较强烈的视觉冲击震撼程度远远高于二维画面 因工程与材料科学/第 卷此需要工程师综合利用地形测绘、地质调查、工程物探、工程钻探等基础资料同时融入工程师的理论知识及经验运用各类的三维建模软件表现出来能够更直观地展现地形地貌、地质单元的空间展布及各类地质体与岩溶管道的相互关系 此项技术的出现改善了工作者对地质体抽象的想象使复杂地质体更直观、具体和清晰明了与传统二维地图相比所输出图片及动画更加灵活、丰富 这两个软件联合进行建模的方法操作较为简单效率较高模型的真实程度较高能够满足建筑物三维模型的精度从数据采集、数据处理到最终的三维建模使建筑物的三维建模方法变得简单便捷当今市面上比较常见的三维地质建模软件有、等但 广泛应用于建筑设计、工业设计、辅助教学、工程可视化以及三维动画等领域 具有制作流程简洁、高效、易上手的优点能在导入实体物体、材质、表面和合成时获得更好的结果并能将建成的三维地质模型输出为动画形式展示更为方便明了本次研究对象以贵州某地岩溶塌陷区岩溶管道分布特征为例运用 和 联合对研究区地质体及地下岩溶管道建模此方法能综合两个软件的不足之处并将两个软件的优势有效发挥此方法实际操作较为简单效率更高模型的真实性更高不仅能够满足模型的精度更能使数据的采集、处理更加的方便快捷 研究区概况研究区由于地处洪渡河右岸地势低洼河谷深切受溶蚀作用的影响在地下水强烈的溶蚀作用下研究区地下岩溶系统发育完善具有典型的岩溶管道特征并在地表发生岩溶塌陷 研究区内南、西、北侧三个方向的地下水均是向中心处汇集汇集处位于 所在的位置(图)是区内岩溶地势最低处地下水、地表水均在此处汇集并进入沿 与 连线的地下岩溶管道后经 于洪渡河右岸伏流出口汇入洪渡河据物探和钻探资料显示共揭示区内 处地下岩溶洞隙经判为岩溶管道横断面上以圆形、椭圆形形态居多其中部分已经被地下水或松散土质充填 这些地下隐伏岩溶洞隙的高度一般在 范围内埋深一般在 以内其中 至 之间的岩溶管道规模最大洞高 最大宽度在 以上 结合以上资料及岩溶塌陷发育情况推测出区内 条连续发育且规模较大的岩溶管道总体为北东向分布(图)且与断层发育有一定的相关性图 研究区综合水文地质图 建模方法.数据收集对研究区地下岩溶管道进行三维可视化模型的建立首要任务是要得到地形、地质等基本数据包括地形图测绘、物探分析(物探线 条总长)、钻探(钻孔 个)、岩芯照片、岩芯描述(共 )、岩样采集与测试(件)、钻孔分析数据和水文数据观测(水文钻孔 个)等 这些是识别复杂地下岩溶情况的首要资料也是今后建模工作有序进行的基础.初步建模利用研究区区域地质调查及各类资料确定研究区的地层分界线、岩土分界线、地下水位线、地下空洞及岩体破碎带并推测地下岩溶管道发育位置及方向绘制典型地区的剖面图共 幅(图)贵 州 科 学():MTHHMTNc;,;,;,;,;,;,;,;,;,;,;,;,5959图 塌陷剖面示意图在 中对图形进行整理建立坐标原点即绝对高程为 并对地形图及剖面图中线条进行参数赋值高程线、平面图钻孔点及剖面图钻孔孔口处赋高程值其中包含地形线 条、剖面地面线 条、岩土分界线 条、地层分界线 条、地下空洞 个、岩体破碎带分界线 条、水位线 条$%ET.BY$%图 建模技术路线图在前述基础上点击 里的三维建模模块生成三维模型(图)以地形图和剖面图中钻孔位置处为参照点将地形图与剖面图重合并删除辅助线、点等仅保留地形、空洞及推测溶洞后将图形输出为 格式图 研究区 三维初期前视图.面、体造型及输出以现有初步模型为基础运用 里多边形建模模块及实体建模模块以初步模型线为基础绘制出地形面、地层分界面、岩土分界面、地下水面、地下空洞及推测岩溶管道并进行整理、调节及渲染并对其进行透明度调节使模型能在不影响实体表现的情况下又可以显现出内部实体再将模型输出为图片(图)及动画格式(设置模型的运动路径为旋转可 自动旋转展示更清晰地展示模型的全部使岩溶管道的发育与展布更为明了)BCDE图 研究区 三维可视模型图 结论与展望)通过对研究区资料综合分析得出地下溶洞形态及分布以三维可视模型的方式表现出来 研究结果表明集镇中心区域(图 中、塌陷区)土层被地表水及地下水冲刷带走厚度与其他区域对比相对较薄且土层厚度变化比较大在 及 附近受地下水冲刷程度较小土层相对较厚)研究区地下溶洞发育强烈且塌陷下方岩体破碎已经发展成具有一定规模的地下岩溶管道并向研究区内北东向洪渡河处发展以暗河出口形式汇入洪渡河 三维可视模型使研究区复杂的地下情况更加具体、清晰、直观地展现出来使得在今后的研究、治理工作中可更加清晰、直观地了解研究区地下岩溶及岩土体分布发育情况有利于指导后续塌陷区工程治理)工程领域新兴技术越来越多现有技术与新技术的融合越来越迫切 作为一门新兴技术可实现多方管理及变形监测等在今后的工程管理中占有必不可少的地位但 软件在异形曲面造型方面及二维制图规范方面均有所欠缺亟需更便捷、更自动化的软件平台实现真正意义上的信息共享 及 不仅在这两方面具备领先优势且能与 协同共用 在今后异工程与材料科学/第 卷型工程及地下工程中亦能使用 与多种软件协同设计达到资料互通及资源的最大化利用参考文献【】柴贺军黄地龙黄润秋等.岩体结构三维可视化模型研究进展.地球科学进展():.郑文棠徐卫亚童富果等.复杂边坡三维地质可视化和数值模型构建.岩石力学与工程学报():.杨耀红.三维地质模型可视化分析技术研究与应用.北京:中国地质大学.向中林王妍王润怀等.基于钻孔数据的矿山三维地质建模及可视化过程研究.地质与勘探():.张渭军.水文地质结构三维建模与可视化研究.西安:长安大学.向峰罗太近.岩溶区三维地质建模及可视化研究.世界有色金属():.刘文祥.昆明某建筑场地地基岩溶发育规律及三维可视化研究.昆明:昆明理工大学.黄悦焦汉科赵元等.三维建模技术在市政设计可视化中的应用初探.地理空间信息():.曾朝洋李旺平马海政.基于 和 的建筑物三维建模.甘肃地质():.曹聪洁施冬.基于 软件集成下的 及三维场景模型.地理空间信息():.杨洋赵云龙丁坚平.凤冈新建乡岩溶塌陷预测.贵州大学学报(自然科学版)():.倪汉富.基于 与 的三维地形可视化.北京测绘():.郑琦邹进贵翟若明.基于视觉 移动扫描系统的 建模技术.测绘通报():.刘虎陈汉文.基于 的校园三维模型室内外一体化制作.地理空间信息():.石硕史圆圆.三维 在铁路 协同设计中的应用.测绘通报():.张洪飞周朝慧宋云龙等.多元数据耦合的岩土勘察 模型技术研究.地理空间信息():.收稿日期:修回日期:基金项目:中央特大型地质灾害防治专项基金作者简介:杨 洋()女硕士研究生工程师主要从事岩土工程及 技术研究的工作(上接第 页)库安邦周兴华李冠泽.不同型号侧扫声呐分辨能力和扫宽能力的比较分析.测绘与空间地理信息():.许枫丛鸿文.侧扫声纳声图判别.海洋测绘():.付人康张匡华宋佳伟.采用侧扫声呐和单道地震提取海底微地貌的方法.海洋开发与管理():.马胜中.浅层地球物理方法在广西钦州湾北海海域断层探测的应用.海洋技术():.吕邦来.海底管线的地球物理探测技术探讨.水运工程():.赵阳崔志伟.基于实践的海底管线探测技术研究.科技资讯():.杨国明朱俊江赵冬冬等.浅地层剖面探测技术及应用.海洋科学():.李平杜军.浅地层剖面探测综述.海洋通报():.刘满杰栗宝鹃宋学山等.综合物探方法在海底光缆探测中的应用研究/南京 年国际地球物理会议论文集:.杨阳宋显雷曲志鹏.(标准版)浅地层剖面仪在海洋勘测中的应用.北京测绘():.赵卫熊元凯宫少军等.天津近海海底地质灾害类型及声学特征.海洋科学():.侯志民杨文达胡斌等.舟山群岛岱山后沙洋海底沙波微地貌.海洋地质前沿():.孙美静罗伟东钟和贤等.厦门湾口外近岸陆架区海底沙波发育特征.海洋地质与第四纪地质():.张洪沙陈庆孙家淞.东海海底地貌特征研究.上海国土资源():.赵铁虎李春丛鸿文等.青岛近岸海区海底地貌类型及声学特征.海洋测绘():.刘晓瑜陈义兰路波等.北黄海长山群岛外海底环状微洼地地貌特征.海洋学研究():.冯京赵铁虎孙运宝等.基于声学探测的渤海海峡海底灾害地质分析.物探化探计算技术():.吴承强.福建近岸海域海底地貌研究.青岛:中国海洋大学.收稿日期:修回日期:基金项目:广东省地质勘查与城市地质专项(编号:)作者简介:段晓旭()男重庆市黔江人硕士主要从事海洋物探的工作贵 州 科 学():