全断面掘进工程中的三维地质建模技术研究

论文摘要

地质条件是决定能否采用全断面掘进技术施工的首要因素,也是影响全断面掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)掘进效率的主要方面,对于不同围岩地质条件(岩石的强度、岩石的耐磨性及岩体的结构面发育程度等),TBM操作方式和施工参数的选取有很大的不同。因此深入了解并分析TBM开挖洞段的围岩地质情况,对指导TBM的施工过程是十分必要的。基于计算机的三维地质建模技术已经成为构建地质模型的重要仿真手段,且具有较大的优越性。通过地质模型的可视化,能够对全断面掘进工程(Tunnel Boring Engineering,TBE)的动态变化过程进行三维可视化分析,可以直观把握工程施工的整体面貌,了解掘进工程围岩地质情况。由于各地层结构的复杂性、向异性,无法用统一的拟合模型处理各个地层.本文在介绍三维地质建模技术及其研究现状的基础上,结合全断面掘进工程探讨三维地质建模方法的主要类型,对数据可视化插值算法进行了分类研究。针对地层数相对多的地质区域,改进基于离散平滑(DSI)插值算法的三维地质建模方法,使得插值过程更为简单有效,并可用于非连续状态的插值。将该方法应用于沈阳地铁某段的地质模型建立中,仿真结果说明所建三维地质模型合理、平滑、逼真。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 三维地质建模的基本概念
• 1.2 三维地质建模技术研究现状
• 1.2.1 国外研究和开发情况
• 1.2.2 国内研究和开发情况
• 1.3 题目来源和应用背景
• 1.4 本文的组织和章节安排
• 第2章 三维地质模型建模方法
• 2.1 构造三维地质模型的基本方法
• 2.1.1 基于面模型的三维地质模型构模方法
• 2.1.2 基于体元模型的三维地质模型构模方法
• 2.2 建模方法分析与比较
• 2.3 建模方法选择
• 2.4 本章小结
• 第3章 数据插值算法与可视化
• 3.1 数据可视化插值分类
• 3.1.1 确定性插值方法
• 3.1.2 不确定性插值方法
• 3.2 插值算法仿真效果比较分析
• 3.3 插值算法选择
• 3.4 基于GOCAD 的三地质模型可视化
• 3.5 本章小结
• 第4章 DSI 插值算法实现
• 4.1 平滑度标准函数R （ φ ） 选择
• 4.1.1 局部平滑度标准函数Ri （φ | k ）
• 4.1.2 全局平滑度标准函数R （φ ）
• 4.2 DSI 插值算法简化
• 4.3 插值算法改进比较
• 4.4 本章小结
• 第5章 沈阳地铁某段地质模型建立
• 5.1 钻孔数据处理及层面划分建立
• 5.1.1 钻孔数据处理
• 5.1.2 地质层面划分
• 5.2 地质模型建立与分析
• 5.2.1 沈阳市城区地质情况
• 5.2.2 更新统地质层面建立
• 5.2.3 三维地质模型建立与分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文