基于ItasCAD三维地质模型的工程地质条件分析

近年来随着互联网、云技术、大数据的飞速发展，工程勘察的信息化和数字化也得到了快速发展，尤其是内外业一体化和远程协同工作在地质工作者中越来越得到广泛的应用，为地质工作者的工作提供了诸多便利。

ItasCAD软件是一款基于互联网和云技术，通过数据库、三维地质建模与数据处理、应用与成果输出三大模块建立的针对岩土地质体的专业性BIM平台［1-2］。它可将外业工作中采集到的各类地质数据存储于平台的数据库中，以数据库为基础建立起不仅包含地质体空间几何形态特征，还包含岩土工程分析和设计所需信息的三维地质模型。通过三维地质模型的建立可在平台中实现二维地质图件的生成、岩土体等专题分析，通过三维地质建模分析大坝工程地质条件在实际应用中有着直观、快捷、高效等优势［3-7］。本文以某工程为例，介绍基于ItasCAD三维地质建模在大坝工程地质条件分析中的应用。

1 工程概况

某工程大坝位于N省，工程任务为供水、灌溉、防洪、旅游等，库容2亿m3。大坝坝型采用混凝土面板堆石坝混合坝。大坝自左岸向右岸依次由左岸混凝土面板堆石坝、中部重力坝（包括：引水发电（灌溉、供水）坝段、底孔坝段、溢流坝段及连接坝段）、右岸混凝土面板堆石坝组成。混凝土面板堆石坝（混合坝方案）总长1500m，最大坝高60m。

在分配生产设备的可利用时间时，可以具体到每一台设备上，此时生产管理者可以作出精细到每台设备上的生产调度与安排，这样的安排有时比按设备种类去分配更能充分利用现有的生产设备资源．

2 大坝工程地质条件

2.1 地形地貌

坝址处河谷宽阔，呈宽“U”形，两岸岸坡坡度较缓，一般为15°～20°，局部较陡，发育小规模冲沟，冲沟内多基岩出露，存在地表水。坝址区附近左岸山顶的最大高程260m，右岸山顶最大高程165m，河谷谷底最低高程43m，谷岭相对高差120～220m，河床两岸侵蚀阶地发育。

2.2 地层岩性

在各地质层面全部建模完成后，可通过各面所包围成的区域采用面分割的方式创建立方网。在本坝址区域范围中，立方网主要被分割成覆盖层区域和基岩区域。

部分指标判识原则：指由下一级预警结果确定高级别预警结果过程中，指标获取不全时按照已经获取指标判断的最高级别等级向上一级预警结果传递，待其他指标获取时重新按照最高级别原则重新上传。

灰色，火山角砾具有一定外形，粒径2mm以上角砾占50%以上。岩体以压紧胶结为主，层状构造不明显，岩体呈整体状或巨厚层状结构。该层岩体在坝址区河流左、右岸山坡均见有呈整体状裸露，厚度达数十米，河床部位钻孔揭露有多层分布，下伏于沉凝灰岩有一层分布，一般厚度为3～5m，为坝基主要岩体之一。

2.2.1 新近系（N）沉凝灰岩

通过ItasCAD软件中的数据库可将勘察基础数据导入三维地质模型中并赋值于坝址区地质体立方网上，如岩石质量指标RQD值和透水率Lu值等，建成并进行透水率赋值后的坝址区地质体三维地质模型如图5。

2.2.2 新近系（N）火山砾凝灰岩

2.范围拓展。一方面，家庭作为稳定的社会支持系统，对社区服刑人员心理矫治的效果有辅助促进作用，因此心理干预不再仅限于社区服刑人员，也包括其家庭成员，通过家庭心理咨询改善了社区服刑人员与家庭成员之间的不良关系，减少了因家庭所造成的不良应激，避免了家庭成员对社区服刑人员过多的指责或过分的关心，尤其是对未成年的社区服刑人员和暂予监外执行的社区服刑人员，有利于他们的社会功能修复，促使他们顺利回归社会。另一方面，村居社区矫正协管员聘用制度已覆盖全区，协管员掌握心理咨询知识有助于在走访社区服刑人员时，通过观察其表情和肢体语言，了解社区服刑人员的真实状态。

2.2.3 新近系（N）洪积角砾岩

灰白色、深灰色洪积成因角砾岩，整体状结构或巨厚层状，角砾粒径相差较大，分选性差，磨圆度低，角砾成分复杂。该层在现代河床部位大片裸露，整体状结构。坝址区钻孔揭露该层分布稳定，层厚一般为15～20m，为坝基主要岩体之一。

2.2.4 火成岩侵入体

地表面模型的建立基于地形线（等高线），地表面的建模范围可与地形图的范围一致，其三维地质模型的精度取决于地形线（等高线）的测量精度。将地形线（等高线）文件导入ItasCAD软件中，ItasCAD软件可识别所有地形线（等高线）的坐标属性和高程属性，并可从地形线（等高线）中提取出若干等高点。在ItasCAD软件中新建一个平面，将该平面通过点集约束方式约束至从地形线 （等高线） 提取的等高点上，再通过若干次网格加密和离散光滑插值的运算，便可完成地表面的建模。建成后的地表面三维模型如图2。从三维地表面模型中可较为直观地看出大坝各部位所处的位置，通过ItasCAD软件中的查询命令，可查询地表面上任一点的坐标与高程信息。

坝址区多处发现或钻孔揭露侵入岩体，侵入体以岩株或岩墙的形式切穿新近系（N）地层。在地下深部岩性为辉长岩，接近地表岩性逐步转变为玄武岩喷出。在右坝肩、河床及左岸阶地等部位均见有火成岩侵入体，切穿新近系（N）地层在地表出露。右坝肩侵入体呈岩墙形式，岩性为辉长岩；现代河床见有两条岩脉，横跨河床两岸，如图1。

2.2.5 第四系松散堆积物

坝址区第四系松散堆积物主要为河流冲洪积物和左右坝肩坡体堆积的崩坡积物。河流两岸侵蚀阶地顶部分布冲洪积土层，厚度一般小于1m。左坝肩山坡坡面主要为坡积碎石土，厚度一般小于3m，局部见有崩积块石和塌滑堆积体； 右坝肩缓坡地带覆盖层较厚，一般为10～15m，大多为黏性土，高程120m以上为火成岩侵入体形成岩墙地形，局部呈陡壁状，陡壁下面坡面上大量堆积大块状崩塌岩体。

3 三维地质建模

3.1 地表面建模

临近苹果采收时，许多苹果园痘斑病、缩果病、黑红斑点、水裂纹、果锈等严重发生。据调查，痘斑病、缩果病等生理性病害果园受害率轻者8%左右，重者达到32%。黑红斑点危害率平均13.5%，严重的46.5%，直接影响到本果季的经济效益。

3.2 基岩覆盖层界面建模

由于覆盖层与下伏基岩的物理力学性质存在很大差异，因此基岩覆盖层界面是在大坝工程地质条件分析中十分重要的界面。基岩覆盖层界面模型的建立需要基于地质剖面图中的基岩覆盖层界线，其精度取决于覆盖层底界线的数量，数量越多，相对精度越高，数量越少，相对精度越低。在基岩覆盖层界面建模之前，需先将地表基岩出露的范围导入ItasCAD软件中，基岩出露的范围内不存在基岩覆盖层界面。坝址区地质剖面图导入ItasCAD软件也是非常重要的一个环节。在地质剖面图导入ItasCAD软件的过程中，基岩覆盖层界线被同步导入，从基岩覆盖层界线中提取界线点集，在ItasCAD软件中新建一个平面，通过点集约束的方式将新建平面约束至从基岩覆盖层界线中提取的点集上，再通过若干次网格加密和离散光滑插值的运算便可完成基岩覆盖层界面的建模。建成后的基岩覆盖层界面三维模型如图3。通过ItasCAD软件中的查询命令，可查询基岩覆盖层界面上边界位置的坐标与高程信息。

3.3 岩层界面建模

对于坝体帷幕灌浆的范围一般应深入到弱透水层中（10Lu线或5Lu线以下），同样可通过ItasCAD软件自动生成10Lu或5Lu的等值面，这对于确定帷幕灌浆的范围也具有十分重要的意义。另外，基于三维地质模型可到处任意位置的图片，同时可生成任意位置的二维剖面图，这对于地质成果的输出带来更多便利。

3.4 坝址区地质体建模

坝址区揭露的地层主要有新近系（N）沉凝灰岩、火山砾凝灰岩、凝灰岩、洪积角砾岩及火成岩侵入体和第四系松散堆积物（Q4）。

灰色，棕红色，压结和水化学胶结，水平互层或薄层结构。该层分布于河流两岸阶地上部，厚度一般为4～9m，因埋深浅而风化严重。

4 传统二维工程地质条件分析

传统的工程地质条件分析一般基于基础地质资料和地质平面图、地质剖面图等二维地质图件，以坝基岩体工程地质分类为例，需要依据勘探点中实际统计的岩石质量指标RQD值、通过试验得到的岩石的饱和单轴抗压强度值及通过物探得到声波纵波波速值等，而这些数值有两大特点，一是数值仅存在于勘探点中，周边区域的相关参数值需通过地质图推测得到；二是数值是散乱的，需通过统计、整理后才可用于进一步的地质条件分析。在坝基岩体的渗透性分析上也存在同样特点，只能通过二维地质剖面图分析某一剖面上的岩体渗透性。

5 基于三维地质模型的工程地质条件分析

与传统二维工程地质条件分析不同的是，基于三维地质模型，可将所有勘探点上的相关参数的数值通过ItasCAD软件中的数据库导入并赋值于坝址区三维地质模型中，勘探点周边岩体的地质参数可通过插值运算自动获得，通过三维地质模型可直观的查看任一点的岩石质量指标RQD值、饱和单轴抗压强度值、透水率Lu值等地址参数，还可通过ItasCAD软件自动生成某一指标的等值面，例如岩石质量指标RQD=80%的等值面，通过等值面判断岩层中岩石质量指标RQD＞80%的区域，这对于坝基岩体工程地质分类和判断坝基所处位置的岩石质量都有十分重要的意义。

智慧园区规划，主要是遵循职能、安全和服务原则，为后续的智慧园区规划提供指导，编制相应的规划文件和概算，优化智慧园区整体设计和结构设计，以便于完善基础设施，提供信息化服务。智慧园区规划中，其中集合了园区信息化基础设施规划、智能感知系统规划、支撑平台规划、传输网络规划以及软件服务规划等内容。

由于坝址区地层岩性分布较为复杂，各不同岩性地层的物理力学性质存在差异，同时坝址区还存在有侵入岩和喷出岩，因此，岩层界面的建模同样非常重要。岩层界面的建模与基岩覆盖层界面的建模过程类似，即通过已导入ItasCAD软件中的地质剖面图，从地质剖面图中的地质岩层界线中提取出岩层界线点，然后即可创建平面并采用点集约束的方式完成各岩层界面的建模。建成后的岩层界面的三维地质模型如图4。通过岩层界面的三维模型可直观的查看各岩层不同位置的厚度分布情况及坝基坐落的岩层位置。

在每年年中，图书馆可针对上一学年馆藏图书开展读者预约统计，遴选出预约频次高的图书。针对这部分预约频次高的图书，可采取增加复本数量或购买电子书的方式进一步满足学生们的学习需要。

6 结语

通过比较传统二维方法与三维地质模型方法对工程地质条件的分析，可得出以下结论：

（1）两种方法的分析原理基本相同，都以基本的地质数据为基础，但传统二维方法的地质参数仅存在于勘探点中，周边区域的地质参数需通过地质图推测得到，而三维地质模型中地质参数可通过插值运算自动赋值于地质体的每一点上，更为直观。

对乡村进行改造的逻辑出发点，就是要进行城乡统筹。利用城乡统筹的理念，对乡村进行重新规划与建设。改变以前在城市化建设过程中资源配置不合理的现象，改变“城市搞工业、乡村搞农业”的二元思维模式，达到缩小城乡差距的目标。应将城乡统筹规划作为首要工作，建设市域村镇聚落体。

（2）两种方法所依据的地质数据相同，但整理统计过程不同，传统二维方法需人工对所有散乱的地质数据整理统计后再进行分析，而三维地质模型所有的地质数据可储存于数据库中，可通过插值运算、生成等值面等方法进行整理统计，以辅助于工程地质条件分析，因此，对于地质数据的储存、整理和统计，基于三维地质模型更为简便和高效。

行政事业单位的资金来源大多是财政拨款或是事业收款，所以在内部控制这一块不重视风险评和控制。关键岗位长期不轮岗。不具备轮岗条件的，也没有采取专项审计等替代控制措施。尤其是信息化时代之下，内部控制案件产生的影响程度较大，不仅带来的是社会舆论的抨击，还会引发各类政治风险，加上网络信息的快速传播，后果异常严重。

（3）对于地质数据的变化，传统方法需按部就班地重新进行整理统计和分析，而基于三维地质模型，只需将变化后的数据在数据库中进行修改，在三维地质模型中可得到同步的更新即可。三维地质模型在数据变化的处理上更为简便。

（4）三维地质建模是未来地质工作发展的趋势与方向，借助于三维地质模型可大大促进地质工作的信息化、数字化和可视化，使地质工作成果更加生动、形象和易于理解。

参考文献：

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