三维地质建模

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济南四维建模

围绕济南城市地质与轨道交通建设需求,整合钻孔、试验、水位及历史成果资料,采用剖面约束与单元格拼接方法,构建覆盖约2000平方公里、深度350米的地质模型。

项目速览

工作区面积
约2000 km²
钻孔资料
3万余个
模型深度
350 m
剖面数量
55条

01 · 工作区概况

济南市地处鲁中山地的北缘,南依泰山,北有黄河,地形南高北低,地质结构复杂,含断层、褶皱等地质构造。项目工作区范围覆盖了济南市全域线网规划覆盖区域,并以济南趵突泉泉域为重点研究区。工作区范围北边界包含了遥墙机场、新旧动能转换先行区。西边界包括马山断裂和长清区及R1线起点池东站,南边界在绕城高速以南1公里,东边界在M3线以东3公里,涵盖了东坞断裂及有轨电车一号线范围,总面积约2000 km²。

基于本次项目的搜集和前期的历史积累,济南市共收集钻孔3万余个、试验数据10万余条、水位数据30万余条、成果图件和报告200余份等,以此保证模型构建的精确度。

02 · 模型构建

01 剖面约束与单元划分

利用建模区域内多条交叉剖面将空间分割成多个单元格,用户建模的最小单元就是一个单元格,通过单个单元格内一系列闭合轮廓线建立起曲面片,进而确定该单元格内所有地质体的空间几何形态,形成一个单元格地质块,最后将每个单元格的地质块进行合并形成完整的地质体模型。除剖面数据外,单元格内的空白区域参考三维钻孔模型、等值线数据,充分揭示地质体和地质构造信息,将这些信息在构面过程中加以利用,提高模型精度。

整体建模思路
图1 整体建模思路

02 建立标准地层体系

结合济南市整体地层结构特征建立标准的地层表,采用四级分层模式(系-统-组-岩性),精确到岩性。颜色和材质均采用国家相关标准。

03 钻孔资料标准化

根据标准分层表,参考大量地质资料,对钻孔进行标准化。地质专业人员依据地层层序规律 、沉积原理,参考各类地质资料,对不符合地质规律的钻孔重新解释分层;深度不足350米的钻孔,参照地层倾向、附近钻孔数据、报告图件等数据虚拟解释分层。经标准化后的钻孔全部符合三维建模数据库标准。

04 布设交叉剖面

基于济南市地质特点、轨道交通建设规划以及剖面布设原则,进行剖面线的布设,项目总计布设剖面55条,每条剖面钻孔50-300个不等,形成交叉网格。

05 生成与绘制二维剖面

依托城市地质信息平台生成二维剖面,根据工作区范围(2000平方公里)和模型深度(350米)将剖面比例尺设定为:水平比例尺1:5000、垂直比例尺1:5000。二维剖面具有DEM信息特征表达,断裂位置标注、地质分区界线信息等,方便地质人员的剖面绘制工作,通过MapGIS提供的丰富的矢量工具,绘制二维剖面。

06 构建单元模型并无缝拼接

剖面将整个工作区划分为300个单元格,分别进行每个单元格的构建,以剖面数据为准,单元格内部参考已有的三维钻孔模型、图件数据以及地质资料等,精确刻画单元格内部地层结构。采用模型集成技术,将单元格进行无缝拼接,形成整体模型。

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