三维岩级分类模型在水利水电工程中的应用实践

三维岩级分类模型可以在三维地质模型的基础上进行构建,各个级别的岩体结构面仍采用NURBS技术构造,其过程与地层、断层等结构面建模是一致的。由于岩级分类主要还是以地层和各种地质构造为基础,因此某些级别的岩体存在较多的不连续部分,尤其是岩级较差的情况,在建模过程中需特别注意。

基于三维地质模型的岩级分类建模实现过程如图6.1所示,具体步骤描述如下:

(1)提取地质结构体并分类。从三维地质模型中提取各种地质元素结构体,如地层、断层、侵入体等,然后根据岩级分类方案确定各地质结构面是否与岩级一致,若一致则将其归为无需处理的地质体,否则归为需处理的地质体进入下一步。

(2)连续岩体合并处理。对于需要处理的地质体又可分为两部分,一部分是相邻两个或两个以上的相同岩级的地质体,另一部分则是在同一地质体内存在不同岩级分类的地质对象。前者可以直接利用简单的布尔并运算将相同岩级的地质体合并为一个实体,并赋以相应的岩级类别;后者需要较为复杂的处理。

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图6.1　三维岩级分类模型实现过程图

(3)不连续部分切割处理。这一步处理的是岩级分类存在不连续部分的地质体。先通过岩级分类方案构造出三维地质模型中不存在的新的岩级结构面,并与风化卸荷界限曲面一起,对上述地质体进行多种布尔运算(差、并),获得各类岩级的不连续岩体。

(4)模型组合检查与修改。对上述连续的和不连续的岩体进行组合,同样从模型的几何性、合理性和精度对比3个方面进行检查,若发现错误或误差较大,则对其进行相应的修改更新。

(5)模型表示及输出。根据模型中的各级别分类岩体的具体情况,选择合适的颜色或纹理对其进行三维映射描绘,尤其是岩体质量较差且对工程影响较大的岩级,应采用相对醒目的颜色或纹理,确定之后即可渲染输出。