浅谈三维地质在水利水电工程中的应用

□韩春雨 张庆彬 周志帅

传统的水利水电地质一般是通过二维、静态的平、剖面图，以及描述工程地质在空间上的差异性，使工程设计人员了解地质情况。这种表达方式虽然简单，但是不能直观、完整的展现地质情况。随着计算机技术在工程地质领域的广泛发展，工程勘察信息设计方面已经具备了一定基础，而且现代工程需要对地质资料进行一体化管理。三维地质利用多元化的数据资料，尽可能全面直观的反映工程地质情况；三维地质模型的建立方便技术人员进行空间分析，可以通过模型获取以往需要查阅报告、图件才能得到的信息，还可以分析、预测一些潜在的工程地质问题。此文针对基于Microstation平台上发展的AglosGeo三维地质软件进行了三维地质评析。

1.三维地质的优缺点

优点：立体模型形象具体，数据库涵盖所有地质信息，并且模型具有属性，大大提高了设计文件的可读性和可用性，能使地质成果更好的被相关人员理解、使用；可以利用虚拟钻孔在想了解的任意位置调取地层资料，也可以获得任意剖面的地质断面；对于挖方工程，可以准确的得到各种土层的挖方量，并能准确的把握边坡地质情况，利于精准计算分析；可以打开保存多种格式，具有良好的兼容性。

缺点：目前模型中各种地质体是用不同颜色区分的，按照现有规范，不同地质体存在颜色很接近、甚至不能区分的现象；现有三维软件对数据处理模块还不能完全满足生产需要。

2.三维地质建模的关键点

为使模型更符合工程地质实际情况，建立三维模型时特别要注意几个关键操作。一是数据录入时对不同钻孔同一时代成因不同深度岩土层统筹划分；二是导入地形前，必须将钻孔的测绘数据融入地形，以免出现钻孔冒出或者潜入地面的现象出现；三是建立二维剖面图时一定要准确，代表地层的线条根据情况进行线条加密或者抽稀，以保证后期形成的地质面平滑准确；四是切割体模型的时候注意切割曲面有没有错误，且需要面积大于体的投影面积，切割完成后，检查被切割块体是否为体模型；五是对堤防、坝体等水工建筑物，需前期考虑地形要求，以便后期模型建立。

3.基于三维地质的工程模型实例

笔者运用三维地质软件对某水闸进行了三维地质模型建立，通过地模型可以清晰的展示工程现场情况和地质细节信息。

由图1和图2可以看到将鼠标放置到某一岩土体上，显示土层名称等地质信息，还可以通过查询得到岩土体诸如体积、物理力学参数、工程区主要地质问题等其他地质信息，这样设计人员在进行设计时可以准确的通过模型得到需要的地质信息，便于设计人员进行分析。另外设计人员还可以进行节理玫瑰图制作、节理等密度图制作、赤平投影图制作等。

4.三维地质的应用前景

由于水利水电工程一般规模较大，地质情况复杂，涉及的专业较多，如何让非地质人员快速掌握工程地质条件是一个非常重要的环节。三维地质作为一个新兴的技术手段，能够将复杂地质体的多种地质问题直观的展现出来，可为后续技术人员的操作提供更多帮助。水利水电工程设计也将逐步实现三维设计普遍化。随着发展，三维地质将会在地质勘察领域逐步展现自己的优势，逐步改变人们对地质问题难懂难学的看法。

图1 地质三维模型

图2 透镜体模型及信息

5.今后展望

目前三维地质虽然发展速度很快，但发展时间不长，还没有制定三维地质相关制图、勘察等规范标准，相信当相关规范标准出台后，现场勘察的精度，以及规范模型建立、出图的板式等将会更能体现出三维地质的优势。三维地质软件与目前现有计算软件，后续的分析软件也会随之发展。目前三维协同设计在水利行业逐步发展壮大，三维地质软件发展相对还处于薄弱环节，三维地质软件相对较少，软件工程人员与工程技术人员应加强合作，利于软件更快的走向成熟，更快地应用于实际生产。随着软件的进步，可以将更多的统计信息融入模型，真正实现通过一个模型可以涵盖设计人员想调取的多种参数。□