含断层约束的三维地质结构建模及分析研究

• 作 者: 潘声勇
• 机 构: 中国地质大学(武汉)
• 出 处: 中国地质大学(武汉)
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 地质断层 三维结构构建 地质模型分析

随着地质行业信息化程度的不断提高，三维地质建模从20世纪90年代初期开始受到重视，并逐渐成为矿山地质、城市地质、石油勘探、岩土工程、GIS和科学计算可视化领域研究与应用的热点，在一系列关系到国计民生的重大领域中的应用越来越广泛。通过建立地下地质体的三维结构模型，可以辅助地质专业人员对地质实体的形态和空间分布特征有一个直观的认识，增强对地质构造的理解和判别能力，更好地为地质专业人员的实际工作服务。相对于层状地质体结构模型的构建而言，断层约束下的三维地质结构模型的构建与分析成为三维地质结构建模研究的重点及难点所在。因此，研究含断层约束的三维地质结构建模及分析方法对三维地质建模理论和方法的发展具有重要意义。　　
本文分析了当前国内外三维地质建模的研究现状和存在的不足，在前人研究工作的基础上，使用面向地质实体的三维地质空间数据模型，提出了基于三角网局部重构的含断层约束的地层面建模方法。该方法先将所有断层均看作正断层，以断层作为边界约束条件进行初始地层面的构建，再对逆断层处的三角网进行局部重构，形成逆断层重叠域，得到表达含断层约束的地层面的三维模型。同时，基于断层在平面地质图和剖面图中的表达方式的不同，提出了基于断层产状数据的断层面自动建模方法和基于地质剖面数据的断层面交互式建模方法。最后，提出了基于剖面单元格划分的含断层约束的三维地质结构建模方法，并对地质结构模型的逻辑性检查、模型剖切分析中所使用的核心算法进行了详细阐述。针对地质块体中的多面体采用三角网的形式进行组织的特点，提出了两种新的点与多面体位置关系判断算法：引射线法与求交线法。　　
本文对含断层约束的地层面建模、断层面建模、含断层约束的三维地质结构模型的构建与分析等算法均进行了实例验证，结果表明该算法有效、可行，对城市地质领域、矿山地质领域、煤矿开采领域、油气开发领域等具有重要的理论意义和实用价值。