水利水电工程地质建模与分析关键技术及工程应用

成果的背景及主要用途：水利水电工程大都处于高山峡谷，所处地区地质构

造复杂、地质信息众多，给地质勘探、工程设计与施工等各方面带来极大的困难。

传统二维、静态的处理工程地质资料、分析地质问题的方式，已难以满足工程地

质、设计人员的实际需求。因此，深入研究水利水电工程地质三维建模与分析的

关键技术，可为分析解决水利水电工程勘测、设计与施工中复杂的地质问题提供

科学的理论方法和先进的技术手段。

技术原理与工艺流程简介：在为水利水电工程建设服务的前提下，针对多源

地质数据的耦合分析、地质体的复杂性、信息存储量大、分析速度慢、地质构造

的动态性、模型的可靠性及其快速更新修改等难点，融合水利水电工程科学、工

程地质学、数学地质学和计算机科学等多个交叉学科的先进理论技术，提出了实

现水利水电工程地质三维建模与分析的理论方法和关键技术。针对复杂地质体信

息量大的特点与水利水电工程地质的分析要求，研究面向水利水电工程地质的三

维数据结构模型，提出了以 NURBS 为主、结合 TIN 和 BRep 的混合数据结构；进

而通过以面向对象技术、地质实体 NURBS 构造技术、改进的地质趋势面分析技

术和三维对象集合运算技术等多种先进技术手段，提供了可供选择的建模机制，

对各类地质对象和人工对象进行拟合构造与几何建模，实现了水利水电工程地质

三维统一模型的建立，并对模型的可靠性进行分析验证，提供模型的快速反馈更

新机制。基于三维统一模型，针对实际需求研究水利水电工程地质分析应用技术，

176天津大学科技成果选编

设计了丰富的分析算法。根据所提出的理论方法和技术，紧密结合实践应用，研

制开发通用的水利水电工程地质建模与分析软件系统，为水利水电工程地质分析

提供有力的技术平台。

技术水平及专利与获奖情况：该成果总体上达到国际先进水平，在水利水电

工程地质 NURBS 混合数据结构建模方法与应用方面达到了国际领先水平。

应用前景分析及效益预测：该成果可直接推广应用于各项大中型水利水电工

程前期规划、地质勘测、工程设计和施工等不同阶段的工程地质分析中，可通过

钻孔平硐优化布置节约地质勘探费用，辅助地下工程施工及其管理可提前工期，

降低造价，直接经济效益较大；提高工程地质分析、工程设计和施工的水平与效

率，为实际遇到的地质问题提供科学的解决途径和先进的技术手段，社会效益显

著。在水利水电工程等领域有广阔的应用前景。

应用领域：水利水电工程地质建模与分析技术主要应用领域为水利水电工程

地质勘测、设计和施工领域。

合作方式及条件：企业合作。