水利水電工程地質建模與分析關鍵技術及工程應用
成果的背景及主要用途:水利水電工程大都處于高山峽谷,所處地區地質構 造復雜、地質信息眾多,給地質勘探、工程設計與施工等各方面帶來極大的困難。 傳統二維、靜態的處理工程地質資料、分析地質問題的方式,已難以滿足工程地 質、設計人員的實際需求。因此,深入研究水利水電工程地質三維建模與分析的 關鍵技術,可為分析解決水利水電工程勘測、設計與施工中復雜的地質問題提供 科學的理論方法和先進的技術手段。 技術原理與工藝流程簡介:在為水利水電工程建設服務的前提下,針對多源 地質數據的耦合分析、地質體的復雜性、信息存儲量大、分析速度慢、地質構造 的動態性、模型的可靠性及其快速更新修改等難點,融合水利水電工程科學、工 程地質學、數學地質學和計算機科學等多個交叉學科的先進理論技術,提出了實 現水利水電工程地質三維建模與分析的理論方法和關鍵技術。針對復雜地質體信 息量大的特點與水利水電工程地質的分析要求,研究面向水利水電工程地質的三 維數據結構模型,提出了以 NURBS 為主、結合 TIN 和 BRep 的混合數據結構;進 而通過以面向對象技術、地質實體 NURBS 構造技術、改進的地質趨勢面分析技 術和三維對象集合運算技術等多種先進技術手段,提供了可供選擇的建模機制, 對各類地質對象和人工對象進行擬合構造與幾何建模,實現了水利水電工程地質 三維統一模型的建立,并對模型的可靠性進行分析驗證,提供模型的快速反饋更 新機制。基于三維統一模型,針對實際需求研究水利水電工程地質分析應用技術, 176天津大學科技成果選編 設計了豐富的分析算法。根據所提出的理論方法和技術,緊密結合實踐應用,研 制開發通用的水利水電工程地質建模與分析軟件系統,為水利水電工程地質分析 提供有力的技術平臺。 技術水平及專利與獲獎情況:該成果總體上達到國際先進水平,在水利水電 工程地質 NURBS 混合數據結構建模方法與應用方面達到了國際領先水平。 應用前景分析及效益預測:該成果可直接推廣應用于各項大中型水利水電工 程前期規劃、地質勘測、工程設計和施工等不同階段的工程地質分析中,可通過 鉆孔平硐優化布置節約地質勘探費用,輔助地下工程施工及其管理可提前工期, 降低造價,直接經濟效益較大;提高工程地質分析、工程設計和施工的水平與效 率,為實際遇到的地質問題提供科學的解決途徑和先進的技術手段,社會效益顯 著。在水利水電工程等領域有廣闊的應用前景。 應用領域:水利水電工程地質建模與分析技術主要應用領域為水利水電工程 地質勘測、設計和施工領域。 合作方式及條件:企業合作。
天津大學
2021-04-11