高速公路隧道的三维地质建模技术研究

本文介绍了高速公路隧道工程三维地质建模技术研究的有关技术问题,介绍了空间数据模型、建模要素和建模流程,分析并比较了各类方法和流程的优、缺点。基于离散光滑插值等技术,提出利用地质钻孔点、地质剖面线上的特征点和由特征点插值出剖面线上的点三者共同参与插值的方法,提出基于任意形状空间多边形生成地下隧道的方法,并解决任意地下隧道与地质体相互裁减的问题。最后以岭脚隧道工程为实例,建立包括地层信息、三维隧道、断层信息等地下结构的全景三维地质模型,将研究的三维地质建模技术进行实际工程应用,验证了方法的理论意义和应用价值。     

复杂地质边坡三维模型构建及稳定性分析

针对数值计算分析软件在建立复杂地质模型中人工简化过多、不直观等缺点,在研究曲面建模和体元建模的差别上,基于DIMINE软件建模平台,提出了使用DTM模型建立地表、线框模型建立地质体的三维地质可视化建模技术。在勘探平面图和剖面图的基础上,精确的建立了某矿区复杂三维地质模型,实现了任意剖面切割,为边坡稳定性分析提供了必要的参考。结果表明,该方法是可靠、有效的,为复杂地质三维模型提供了一种新的建模方法。     

武广客运专线大瑶山隧道三维地表及地层建模武广客运专线大瑶山隧道三维地表及地层建模

为实现大瑶山隧道地表及地层的三维可视化,重点研究了工程中常用的AutoCAD格式的原始图形文件到地质建模软件所需的高效格式转换方法;以地表等高线和隧道地质剖面原始AutoCAD格式数据为基础,利用三维地质建模软件,建立了武广客运专线大瑶山隧道三维地表、地层和隧道模型。为今后隧道三维地层可视化的进一步研究与开发,奠定了良好的工作基础。     

Surpac在公路隧道整体三维可视化建模中的应用

公路隧道三维可视化建模能在复杂的地质条件下清楚地反映出工程各部位之间的空间相互关系,使施工人员对项目工程有直观、形象、全面的感受,对公路隧道施工具有重要的意义。为此,提出将Surpac软件用于公路隧道的整体三维可视化建模中,并介绍了该软件在三维建模过程中的关键技术——空间插值理论。借助该软件,以福州市西岭互通铜盘路接线工程项目为例,对该项目的公路隧道整体地形进行了三维可视化建模,并据此对该模型、AutoCAD图形及卫星图进行了分析与比较。     

基于OpenGL的隧道三维建模

根据隧道的设计数据,避车洞的尺寸,利用OpenGL三维建模平台,通过多种建模方法成功地实现了带避车洞的隧道三维可视化。隧道中钢轨、枕木、道渣等三维模型的构建,使得隧道的三维模型更加直观、准确生动,从而增加了隧道三维模型的实用性。     

隧道三维景观模型构建方法

隧道 三维建模的关键在于实现洞口、洞身开挖过程，为此，提出了基于三实体模型的隧道三维景观模型构建方法，通过地形、洞口、洞身等实体模型之间的布尔运算来直接模型隧道开挖和修建过程，建模方法直观、简便，易于开发，从而实现隧道景观的可视分析与评价。     

三维地质建模技术在公路地质调绘中的应用

以公路野外地质调绘资料为依据，分析了地质调绘地质数据特征，将地质调绘数据划分成空间属性、实体属性和表观属性三种类型；对前两种数据进行格式化进而建立虚拟钻孔和断层面，进行三维地质模型构建。以西宁高速工程可行性研究阶段地质调绘为例，深部地层以地质群组为单元划分地层界面，线位附近浅表地层以地调点和地质界线为依据，构建三维地质模型并对模型精度、建模效率和应用效果进行分析。由于地质调绘数据稀疏，在具体工点和局部细节上地质模型的几何精度存在一定误差；所建三维地质模型将地形地貌与地层岩性融合展示，精度能够满足公路地质选线的要求。     

三维地质建模在公路工程中的应用

三维地质模型具可视化、二三维联动、量测等功能，可有效提高地质资料编辑及分析使用效率。某高速公路研究区发育暗河与拟建高速公路相交，对公路工程建设带来较大安全隐患，利用三维地质建模及工程测量技术，查清了暗河的形态、规模，并提出了处治措施，规避工程风险；同时，三维地质模型为后续力学分析提供了有效的地质模型。     

TRT法在隧道超前地质预报中的应用

TRT法超前地质预报系统,采用多点激发和多点接收的三维全空间反射层析成像技术,能获得隧道前方三维全息图,能更立体直观地反映前方异常体大小、规模及特性,大大提高小断层、小构造的探测能力。由于是采用的人工震源,还可避免使用炸药带来的安全隐患。介绍TRT法技术原理与工作方法,结合实际隧道地质超前预报实例验证其预报良好效果,并总结TRT技术优缺点。     

太平隧道大型溶洞的三维地质建模方法研究

以某高速公路太平隧道项目为依托，运用FLAC3D作为一款专用的岩土工程数值分析软件，不仅拥有丰富的岩土本构模型，而且还提供了自定义本构模型的功能，在模拟岩土工程中的流固耦合、非线性大变形方面也有一定的优势。但是其前处理能力较弱，对于建立含有大型不规则洞室的三维地质模型往往比较困难，而ANSYS的前处理能力较强，正好可以弥补这一缺点，因此通过对太平隧道大型溶洞三维地质建模的研究，提出了以AutoCAD，Surfer和ANSYS为过渡平台的FLAC3D建模方法，并通过工程实例验证了这种建模方法的可行性和有效性。     

综合超前地质预报在田坝岭隧道中的应用

研究在超前地质预报过程中,隧道施工中应采取以正洞地质素描为基础,以TSP203+超前地质预报系统为手段,并结合水平超前探孔的隧道综合预报法,才能实现对隧道掌子面前方的地质预报。该法为贵阳-广州铁路控制性工程田坝岭隧道的快速掘进、支护措施的提前准备以及灾害事故的有效预防提供了可靠的地质资料和信息。实践证明,综合超前地质预报,可有效提高预报的准确度。     

基于钻孔数据的盾构隧道纵向结构参数化计算

为推动盾构隧道工程数字化设计的发展，提升结构计算效率，提出一种基于地质钻孔数据的盾构隧道纵向结构参数化计算方法。本方法考虑了三维地质空间的不确定性以及隧道纵向结构的三维空间线型特点，利用K最近邻与普通克里金算法建立地层数据库； 然后，与隧道轴线的空间信息建立引用关系，并输出结构约束条件与荷载大小； 最后，利用等效刚度梁模型进行隧道纵向结构计算。以武汉市两湖隧道东湖段QXK6+300~+400区间为对象，将本方法与现有方法进行对比，结果表明： 本方法的约束条件可以不依赖人工经验保守取值，而通过预编译的程序自动计算得出； 同时，参数化计算流程有利于满足后续多区间核算需求，并且可以把内力分析结果精确地反映在三维应力云图上。因此，本方法能有效提升设计效率。     

基于数据驱动的隧道地质信息精细化管理系统研发与应用

针对现阶段隧道超前地质预报系统管理粗放、数据利用率低等问题，结合数据驱动原理重塑业务逻辑，研发新的隧道地质信息系统TGIS。通过高度集成隧道勘察设计阶段地质、施工阶段超前预报地质及掌子面开挖揭示地质，实现基于数据驱动的预报方法优选、临近预报提醒、分级实时预警与有效处置、掌子面自动素描、预报成果辅助判识等功能，达到隧道地质信息精细化管理的目的。经现场使用表明： 基于数据驱动的隧道地质信息精细化管理系统界面友好、运行稳定、效果良好，各项功能达到设计要求，相对于传统超前地质预报系统具有明显的优势，可普遍服务于隧道建设。     

TGP12型隧道地质预报仪在大坪隧道超前地质预报中的应用

随着工程等级的不断提高,在隧道开挖中遇到的地质环境越来越复杂,隧道地质超前预报在隧道开挖中的作用越来越显著。因此,如何选择有效的预报措施对隧道开挖中人员、设备的安全和隧道硐室的支护方式具有重要意义。主要介绍TGP12型隧道地质预报仪探测系统的原理、数据处理、解释技术和在大坪隧道施工中的超前预报应用。通过对比分析验证了预报结果的准确性,展示了TGP12型隧道地质预报系统在隧道施工地质超前预报中的广阔应用前景。     

红岩寺隧道工程地质勘察成果总结

拟建的红岩寺隧道是一座特长公路隧道,构造发育,处于灰岩区,且隧道与暗河基本上处于同一高程,故隧道开挖过程中可能出现突水突泥、塌方等工程事故。在勘察工作中充分分析总结了区域地质及现场地质调查资料、岩溶水文地质调查研究资料、钻孔勘探及试验资料、EH4电磁勘探成果资料及地应力测试资料,形成了工程地质勘察报告。该报告为隧道设计提供了必需的参数;对围护方案提出了建议;对可能突水突泥及塌方的段落做出了预测。     

复杂地质条件的寨了隧道围岩分级综合研究

隧道工程多深埋地下,工程地质、水文地质条件复杂。通过地表调查、隧道内开挖过程中的地质跟踪及多种物探仪器测试相结合等手段,以实测的各种数据为依据,对寨了隧道存在的隐伏地质灾害和围岩分级作出判定,适时地对原设计和施工工艺进行调整。并阐明和提出施工应重点关注洞内裂隙的溶蚀发育情况,判定隧道围岩为Ⅴ级,取得了良好效果。     

隧道施工不良地质探地雷达超前探测全波形反演研究

为了解掌子面前方不良地质体赋存状况，保障工程施工安全，提出基于全波形反演的探地雷达隧道超前探测数据解译方法。首先，考虑隧道典型不良地质类型，建立溶洞、岩体裂隙和岩体破碎带等数值模型，进行正演模拟分析，总结典型不良地质体的地质雷达正演响应特征。其次，基于全波形反演方法对正演模拟数据进行处理，得到最优的相对介电常数分布，分析反演结果，并总结其相较于正演剖面图解译的优势。研究结果表明，全波形反演可以得到探测区域相对介电常数的较准确分布，得到的不良地质体形态与真实情况较为一致，成像效果明显优于原始雷达剖面图，提高了对不良地质体进行判断的直观性和准确性。