文档介绍：基于单元重构的岩土工程复杂地质断层建模方法
袁荣
江西省水利规划设计研究院江西 330029
摘要:当前,在实际的岩土工程之中,地质断层具有复杂性的特征,对于一些复杂的地层,需要使用三维建模才能够实现应有的效果。为了对复杂地质断层进行准确的分析,下面就在单元重构的基础上分析岩土工程复杂断层的建模方式。在进行建模时,并不需要考虑断层,首先需要对分析对象进行独立离散,再使用单元重构的方式将断层进行建模。完成之后,即可将断层结构模型导入计算软件中进行计算,这种方式能够为复杂地质断层的建模提供科学的计算方式。
关键词:单元重构;岩土工程;复杂地质;断层建模方法
1导言
随着我国大型岩土工程向西部和深部扩展,复杂地质体的建模成为人们必须面对的重要问题。其复杂性体现在:地质体由沉积成因的地层、侵入成因的岩体和复杂的褶皱与断层等地质构造组成,这些组成元素之间形成了形态各异的分界面,即地质界面。在岩土工程地质勘探过程中,勘探人员通过区域调查和钻孔等手段可以获取工程地质体和地质界面的三维控制点信息。这些信息包括钻孔、探槽和露头等点数据,也包括地形图、平面地质图和剖面图等图形数据等。在计算机领域,这些控制点被称为离散点数据或散乱点数据。由离散点数据集出发,重构该点集所属的曲面,称为曲面重构。我们针对单元重构的岩土工程复杂地质断层相关内容进行了分析,以供参考。
2岩土工程复杂地质断层界面的几个问题
断层是地质体中受力变形构造等复杂地质界面的代表,是地质体因受力达到一定强度而发生破裂,顺破裂面发生明显位移的一种破裂构造。断层的形成机制在地质上是复杂的,涉及破裂的发生和断层的形成、断层作用与应力状态、岩石力学性质等。安德森等学者根据形成断层的应力状态,将断层分为正断层、逆断
层和平移断层。安德森模式被地质学家广泛接受,作为分析解释地表和近地脆性断层的依据。本文的断层面构造按照以下的步骤进行:
,包括断层线、走向、倾向、断距和滑距,其中断层线为断层。其中断层线在平面地质图中以交面线的形式给出,其他数据可以通过断层线与其他地层的关系求取。
。断层形成于地层之后,断层的形成机制决定了断层的几何形态和断层上下盘地层的组合模式。
,不同断盘中地层界面的拟合以断层面为边界。断层天然将地质体分成不同的区块,各个区块中的地层采用各自的拟合处理过程。需要注意的是:同一地层不同区块是不能相通的,不同地层之间的区块之间只能通过断层或者工作区边界来连接。这种分区块拟合的过程在数学上也符合局部插值的思想,既能提高算法的计算效率,也能保证合理的精度。
3建模思路
在建模时,需要分析好对象的格局与布置,建议不考虑断层的模型,以水电站地下洞室的建模为例,虽然工程量较大,洞室情况较为复杂,但是使用OpenGL与AutoCAD等工具能够实现快速化建模。初步建模完成后,需要对模型中的网格进行重构,将考虑断层结构的模型进行离散,根据单元重构算法的具体要求,在进行单元重构的过程中,需要将结构面融入模型之中,考虑到这一点,需要计算出断层的厚度,并对模型进行二次重构,将结构面完全融入模型之中。完成后,即可编写接口程度,将断层模型导入岩土工程软件之中,再使用实体单元进行断层模拟,再对地质断层的