基于理正软件的三维地质模型建立

2022-06-23李永勇

山西水利科技 2022年1期

李永勇

（山西省水利水电勘测设计研究院有限公司山西太原030024）

0 引言

BIM 建筑信息模型（Building Information Modeling）成为设计行业未来发展趋势，已逐步成为各大设计院的共识。为了适应BIM 模型的发展，高效建立三维地质模型的成为了勘察软件的探索方向。目前，可用于三维地质模型建立的软件主要有AutoCAD Civil 3D 软件，中国电建北京勘测设计研究院有限公司的工程地质软件系统，理正勘察三维地质软件等。本文主要应用理正勘察9.0PB4 版及理正勘察三维地质软件，对水库坝址区进行三维地质模型建立，

并实现与AutoCAD Civil 3D 交互。

1 建模过程

理正勘察三维地质软件建模过程主要有以下步骤：1）收集水库坝址区勘探点及地形数据；2）对坝址区地形图提取高程点，形成pnt 格式地形数据；3）利用理正勘察9.0PB4（工勘版）对钻孔进行录入；4）在理正勘察三维地质软件生成剖面；5）设定建模规则，生成模型；6）输出dxf 格式模形，并在AutoCAD Civil 3D 软件中建模。操作总流程图见图1。

图1 操作流程图

2 建模实例

坝址位于一支沟，坝轴线距沟口约290 m。冲沟走向为N80～85°W，无常流水。坝轴线走向N22°W，坝址区沟谷多为“U”型谷，沟谷宽约90 m，坝址处因沟内修建淤积坝造地，地形呈台阶段。两岸山梁高程相对高差60～120 m，属典型梁峁状黄土地貌。

坝址区发育地层岩性主要为古生界奥陶系中统峰峰组（O2f）、石炭系中统本溪组（C2b）、石炭系上统太原组（C3t）和新生界第四系松散堆积物。

2.1 原始地形数据的提取

利用AutoCAD Civil 3D 软件，从工程测量提供的为比例尺1：1 000 平面图，提取高程点数据形成外部高程点数据文件。对文件进行整理，只保留坐标数据。形成pnt 格式地形数据。

理正勘察三维地质软件导入地形数据文件类型支持pnt 和dxf 两种类型的格式。将pnt 格式地形数据导入理正勘察三维地质软件，结果见图2。

图2 理正地形曲面

2.2 钻孔数据录入

利用理正勘察9.0PB4 版软件录入钻孔资料，形成在理正勘察数据库（mdb 格式）。从“工程地质勘察库”中把拟建三维地质模型的工程地质数据导入到三维软件中，为三维地质建模提供原始数据。图形区域以三维方式显示当前工程的所有钻孔，如图3。如勘探点数量不足，造成剖面无法连层，可布置推定钻孔，是指在工程原有钻孔的基础上，根据推测指定虚拟钻孔，以符合自动连层规则生成剖面图。

图3 三维钻孔图

2.3 生成剖面

理正勘察三维地质软件可根据工程地质实际情况进行生成剖面图时连层原则的设置，也可人工干预三角形剖面组的设置。软件按照自动连层规则和人工干预三角形剖面组的设置来自动生成剖面，生成剖面后如图4。

图4 三维剖面图

2.4 生成模型

根据工程的钻孔及剖面数据，建立三维地质模型。生成模型时可选择是否叠加地形。生成模形见图5。可多方向查看模形，添加岩性花纹，透明显示等操作，对坝址区地质模型有更直观的了解。

图5 模型叠加地形

生成的模型可转为dxf 格式文件，实现AutoCAD Civil 3D 软件读取，见图6。

图6 AutoCAD Civil 3D 模型

2.5 任意剖面剖切

生成地质三维模型后，可以对地质模型进行竖向、平向、斜向等任意方向的灵活剖切，直观查看地质体内部构造，并可通过剥层查看各地层的相互关系。此处取坝轴线方向剖切，得到结果如图7。

图7 坝轴线剖切图

3 结果分析

利用理正勘察9.0PB4 版及理正勘察三维地质软件的三维建模过程，相较于AutoCAD Civil 3D 软件更加高效快捷，基于工程地质勘察数据库，三维地质模型的建立也更容易发现勘察过程中的不足，钻孔修改及补充数据等内容能及时在三维模型中体现。同时提高地质资料的易理解性，结合BIM 模型相关软件，实际了工程设计可视化效果，便于设计人员更好地应用。