地质体的三维建模及工程应用

论文题目: 地质体的三维建模及工程应用

论文类型: 硕士论文

论文专业: 地质工程

作者: 庞正江

导师: 张发明

关键词: 三维地质建模,科学可视化,径向基神经网络,块体理论,关键块体,模拟退火算法

文献来源: 河海大学

发表年度: 2005

论文摘要: 自然地质现象极其复杂,传统的平面勘探图不能将它们很好地表达,不能满足应用工程技术人员的要求。随着现代工程向高和大两方面的发展,工程地质现象越来越复杂,地质体的三维建模变得越来越迫切。三维地质结构模拟可以表达复杂的地质构造形态,反映构造要素之间的空间关系。对地质体的三维可视化模拟,使地质体的显示更真实、形象、准确和清晰。随着科技人员对地质学研究的深入,以及计算机图形应用水平的逐步提高和完善,使得地质体的三维建模成为可能。而近年来,计算机在工程地质中的应用越来越普及,更是大大推动了三维地质建模的发展。地质结构三维可视化是正确认识地质构造的重要手段,是现代地质工程应用的基石,其应用前景相当广阔。本文在地质图形的三维可视化建模与分析中使用IDL(Interactive Data Language)作为开发平台。根据工程应用的实际需求,用径向基函数神经网络对断层、层面和大尺度节理等工程尺度的地质结构进行模拟,构造出三维地质模型图。能根据用户需求对模拟出的三维地质模型图进行旋转和剖切显示。在建立的三维地质模型图的基础上,对地下洞室围岩块体稳定性问题进行分析和计算;对岩质边坡的最小抗剪强度滑裂面搜索并求解其稳定安全系数的问题进行分析和计算。并对这两类常见的工程实践编制了相应的计算机程序。本文利用块体理论对低应力下的地下洞室围岩中的半定位块体、定位块体和随机块体作稳定性分析,求解洞室围岩中的关键块体,并对已设计的系统锚固措施作稳定性校核,对不符合要求的部分提出了相应的处理意见供施工时参考,确保项目工程的施工安全。本文详细阐述了用模拟退火算法搜索节理裂隙发育的岩质边坡最小抗剪强度滑裂面的方法,并用改进的Sarma算法对搜索出的最小抗剪强度滑裂面求解稳定安全系数。

论文目录:

第一章绪论

1.1 问题的提出

1.2 三维地质模型开发的现状

1.3 三维地质建模在工程地质中的应用

1.4 本文研究的技术路线和主要工作

第二章工程岩体结构的三维模拟

2.1 工程尺度结构面模拟的方法

2.2 地质体三维模拟

2.3 岩体裂隙三维网络模拟

第三章基于三维地质建模技术的洞室块体稳定性分析

3.1 岩石地下工程的围岩变形与破坏特征

3.2 基于三维地质建模的结构体稳定性分析

3.3 岩石地下工程地质结构体的三维模拟

3.4 KevBlock程序简介

第四章基于三维地质模型的边坡最小抗剪强度滑裂面搜索

4.1 岩石边坡的稳定分析方法

4.2 最小抗剪强度滑裂面搜索方法

4.3 基于模拟退火算法的边坡稳定性分析

4.4 SlopeCut程序简介

第五章应用实例1-西龙池地下厂房围岩稳定分析

5.1 工程概况

5.2 工程地质条件

5.3 厂房区工程尺度地质结构三维模拟

5.4 定位块体稳定性分析

5.5 围岩半定位块体稳定性计算

5.6 随机块体稳定性分析

5.7 本章小结

第六章应用实例2--天荒坪“3.29滑坡”体稳定分析

6.1 工程概况

6.2 工程地质条件

6.3 天荒坪“3.29滑坡”区三维地质体构造模拟

6.4 “3.29滑坡”稳定性计算

6.5 本章小结

第七章结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

发布时间: 2005-07-07

参考文献

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