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雙體式地質(zhì)模型的構(gòu)建方法

文檔序號:8396425閱讀:672來源:國知局
雙體式地質(zhì)模型的構(gòu)建方法
【專利說明】雙體式地質(zhì)模型的構(gòu)建方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種地質(zhì)模型的構(gòu)建方法,具體涉及一種雙體式地質(zhì)模型的構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0003]對地下地質(zhì)體的物性描述、表達是進行工程地質(zhì)計算與工程設(shè)計、施工的前提,表達的方法決定了后續(xù)計算的方法、表達精度、方便程度。目前地質(zhì)體的表達有兩種方式,一種是表達地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,地質(zhì)結(jié)構(gòu)面代表了地質(zhì)體的突變性,它是地質(zhì)分界面、斷層、不整合面等;另一種是不管地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,而直接將全空間進行單元分割,各單元賦予不同的屬性,用以表達地質(zhì)體的連續(xù)性。這兩種模型已各自保留了很長時間,且有相應(yīng)的軟件支持。比較常用的地質(zhì)建模軟件,如Autodesk的一系列產(chǎn)品、Microstat1n、Catia等均來自建筑業(yè),所表達的模型均屬于“封閉的面即是體”,對地質(zhì)結(jié)構(gòu)面表達比較完善,以體現(xiàn)地質(zhì)體的物質(zhì)不連續(xù)性或突變性;而一些力學(xué)計算軟件,將全空間進行自由的分割,而不管其結(jié)構(gòu)面,即忽略其突變性,也不管地層的傾向(如圖1中的D4),體現(xiàn)了物質(zhì)的連續(xù)性。圖1的單元分割優(yōu)點特點是以方便計算為目的,地層的傾斜的,但仍按水平或垂直的分割,或直接按delaunay三角形分割,以便在數(shù)學(xué)上滿足一些收斂條件,在數(shù)學(xué)上表達簡單、合理,但忽視了地層的發(fā)育規(guī)律,忽視了突變與連續(xù)各自的特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,提供一種雙體式地質(zhì)模型的構(gòu)建方法。本發(fā)明雙體式地質(zhì)模型的構(gòu)建方法,能夠通過計算機軟件來表達地下地質(zhì)模型,即采用地質(zhì)結(jié)構(gòu)的表達和地質(zhì)體物性連續(xù)性表達結(jié)合,用來表達三維地質(zhì)模型,既能照顧到突變性,也能考慮到連續(xù)性,確保了地質(zhì)模型表達和研宄的準確性;將薄層單元進一步分隔形成微單元,每個微單元能表達一個唯一的地質(zhì)體空間,確保了地質(zhì)模型具有更高的真實性和準確性,便于科研和地質(zhì)探測的進行。
[0005]為解決上述問題,本發(fā)明采用技術(shù)方案為:
雙體式地質(zhì)模型的構(gòu)建方法,該構(gòu)建方法采用地質(zhì)結(jié)構(gòu)物性突變面與全空間單元分割的雙體式形式構(gòu)建地質(zhì)模型;
所述雙體式地質(zhì)模型的構(gòu)建方法的具體步驟為:
步驟一:前處理過程,即地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的建立:地質(zhì)結(jié)構(gòu)面即是地質(zhì)體物性突變面,在一定范圍分布的界面且界面是連續(xù)的,包括不同地層因年代不同的分界面、巖性差異分界面、不整合面、斷層面;
獲取地質(zhì)勘察數(shù)據(jù),包括鉆孔、勘探線、地質(zhì)點、地形測繪、槽探、坑探、平硐、巖層產(chǎn)狀測量數(shù)據(jù);將地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)導(dǎo)入處理軟件系統(tǒng)中,形成了對這些地質(zhì)結(jié)構(gòu)面及屬性信息的離散采樣數(shù)據(jù)集,包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)面信息、地質(zhì)屬性信息、巖層產(chǎn)狀,通過地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)、克里金法建立各個地質(zhì)結(jié)構(gòu)面;
地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的建模是雙體式地質(zhì)模型的關(guān)鍵,也是建模的第一步。數(shù)據(jù)來源于地質(zhì)勘察數(shù)據(jù),一般有鉆孔、勘探線、地質(zhì)點、地形測繪、槽探、坑探、平硐、巖層產(chǎn)狀測量等,這些數(shù)據(jù)一般是采用目前所熟知的AutoDesk中的AutoCAD來進行的初步整理與成圖,需要將導(dǎo)入統(tǒng)一的三維空間中,它們既包含地質(zhì)結(jié)構(gòu)面信息,如地質(zhì)分層,也包含地質(zhì)屬性信息,如巖性、地層年代。這些信息除了位置信息,還包括巖層產(chǎn)狀,即傾向、傾角等,就是對實際真實地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的離散采樣,需要通過地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法,如克里金法、半基函數(shù)法等,來做計算,將實際的地質(zhì)模型恢復(fù)出來。因此首先是恢復(fù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,如圖2所示,分界面A、B在地質(zhì)上是同一個分界面,但它們被斷層錯開,就不連續(xù)了,于是需要將該地質(zhì)分界面一分為二,分成兩個地質(zhì)結(jié)構(gòu)面來創(chuàng)建。在建模前,需要在導(dǎo)入的原始信息中,找到這兩個面的采樣點或采樣線,用它們來按趨勢分析或統(tǒng)計學(xué)方法,將A,B的形態(tài)還原出來。這還原出來的結(jié)構(gòu)面,可能與真實的地質(zhì)分界面不一樣,但它只是在現(xiàn)有的技術(shù)條件和勘探程度下所獲得的,且是相對合理的,隨著對它們的采樣數(shù)量的增加,即勘察程度的提高,資料的豐富,就需要對已建的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面做補充修改,即局部更新,這樣,逐步逼近真實分界面。
[0006]步驟二:地質(zhì)體物性突變面分割:在整個模型空間中,首先由多個地質(zhì)結(jié)構(gòu)面將全模型空間分割成η個子空間Dp D2、D3、..D1..Dn,每個子空間Di內(nèi)的物性相對均勻、連續(xù)或是漸變分布的,并采用集合方式來表達空間Di;
地質(zhì)結(jié)構(gòu)面是某種屬性的突變面,如地層所處年代、巖性、物性。例如,不同地層的分界面、斷層面、不整合面,可以反映地下地質(zhì)構(gòu)造的宏觀結(jié)構(gòu)。如圖2所示,A, B, C,E為以沉積年代劃分的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,而Fl為斷層引起的結(jié)構(gòu)面,結(jié)構(gòu)面上至少有一種屬性是不一樣的,如結(jié)構(gòu)面A上,有可能Pl、P2兩點中,P2上下巖性是一樣的,都是泥巖,但其沉積年代不一樣,則被分開;在斷層Fl上,有P3、P4兩點,P4兩側(cè)地層不一樣,而P3兩側(cè)地層年代是一樣的,但仍被當作地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的一部分。
[0007]步驟三:地質(zhì)體物性連續(xù)性子空間的分割:在每個獨立的空間Di中,由于物性是相對連續(xù)但不完全相同,需進一步分割才能滿足應(yīng)用需求,其物性分布和當時沉積環(huán)境有關(guān),需要根據(jù)地層的傾向、地層沉積時的等時線及垂向上巖性差異大小將該子空間Di順層垂向分割為更細的層狀的薄層單元;
地層巖性垂向上的差異主要是指巖層粒度、風化程度上的差異,一般層狀薄層單元最小厚度在3-5米;巖層粒度上可以是礫巖、細礫巖、粗砂、中砂、細砂、粉砂、泥巖、頁巖等,風化程度分為強風化、弱風化等,但垂向上即使是均勻的,也需要做一定剖分,一方面是為了后期力學(xué)計算的剖分合理性,另一方面,是在垂向上受力、各種屬性等,也會出現(xiàn)差異。低于
3-5米的較薄的微地層,即使不再細分,對于工程地質(zhì)的計算而言,影響不是太大。
[0008]垂向分割需要結(jié)合前期導(dǎo)入的各類勘察資料,利用其中的屬性信息,如泥巖、細砂巖、中粗粒砂巖等,各類風化面,第四系等,同時還需要利用地層演化趨勢,即沉積學(xué)信息,即使是水平層位,其內(nèi)部也會有不同粒度的砂巖產(chǎn)生垂向上的非均勻性,這時,對這一相對均勻的塊體的分割,則需要根據(jù)這些信息來順沉積等時線(面)來分割。
[0009]這個過程,除了利用地質(zhì)人員在整理地質(zhì)剖面時添加的地質(zhì)知識,還需要做“人工剖面”,在一些資料密度較稀的地區(qū),進行補充,或稱為“輔助剖面”,在這些區(qū)域人工切一些剖面,根據(jù)已知勘探剖面、鉆孔等信息投射到該剖面上的信息,利用地質(zhì)家對該地區(qū)的認識,來作一些適度的推測,以補以完善信息。
[0010]步驟四:層狀薄層單元的橫向分割:根據(jù)巖性差異大小,對層狀薄層單元在垂直于層面方向即橫向再分割成微單元,即最小的單元;
該步驟是針對前一步垂向分層后,順層方向的分割,在橫向的物性會有差異,但一般沉積地層,
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