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。
天津大学
2021-04-11