韩松

摘要：随同着可视化理念的提出以及现代计算机技术的快速发展，有关三维地质建模成为目前诸多工程所关注研究的热门问题之一。三维地质结构模型能够直观地体现出地形地貌、地层岩性、地质构造等信息[1]。由于断层的断点数据和属性等信息的获取较为繁琐，进而有关与断层的建模问题成为地质建模中的一处难点。本文通过对工作区物探成果与先前地质资料相结合，对断层的属性等信息进行解译并实现建模，提出了一种利用物探成果对工程中的地质体进行解译并建模的新思路，为日后下一步的工程规划和设计提供依据。

Abstract： With the development of the concept of visualization and the rapid development of modern computer technology， three-dimensional geological modeling has become one of the hot issues in many engineering projects. The three-dimensional geological structure model can directly reflect the information of topography， stratigraphic lithology and geological structure. It is difficult to obtain the data of breakpoint data and attribute information， and then the modeling of fault is a difficult point in geological modeling. This article through to the workspace geophysical exploration results and the combination of prior geological data， such as the property of fault information to interpret and realize the modeling results of geophysical exploration， this paper proposes a geological interpretation and modeling in engineering of new ideas， provide the basis for the next step in the future engineering planning and design.

关键词：物探数据；地质解译；三维建模

Key words： geophysical data；geological interpretation；3D modeling

中图分类号：P628+.3 文獻标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）03-0211-03

0 引言

水利水电工程通常对所处地区的区域地质情况精度要求较高，涉及到的地质信息具有多源、多量、多类、多元、多维的特征[1]。一直以来有关地质资料的解译大多局限在二维或者静态的分析，难以直观并明确地了解具体的地质情况。而通过对原始的地勘资料及物探数据的修正和解译，将地质信息实现三维建模，在水利水电工程的实施过程中对地质体或断层以及地层分界等各个方面的直观可视化分析，是一种非常直观且有效的工具[2]。也为后来工程的进行提高施工效率和工作精度。

1 工作区地质概况

工作区位于陕西省商南县南部，靠近陕西—湖北—河南三省交界。在大地构造上位于秦岭褶皱系，南秦岭海西—印支褶皱带东段，丹江断裂南侧，武当穹隆（地块）北缘。工作区构造形态主要为一复式向斜，次级褶皱的轴部向南发生倒转。受区域性断裂的影响，坝址区断裂以近南北向的F31为代表。根据钻孔和先前的地质勘察资料，工作区的地层分布由老到新主要为震旦系下统耀岭河组，震旦系上统灯影组和第四系。

2 采用的物探方法

在大多数情况中，规模较大断层的上下两盘，以及内部含水的断层，与其周边围岩皆具有较为明显的电性差异，而这种电性差异为瞬变电磁的探测方法提供了科学依据。大定源瞬变电磁勘测技术，即是以电性差异做为基础，具有工作效率高、勘测深度大、受地形影响较小等优点，在地质界限圈定、导含水构造探测、含隔水层划分等方面的探测任务中能够够取得良好的地质解译效果[4]。

3 装置与参数设定

本次探测任务使用大回线源瞬变电磁法在野外进行数据采集工作，工作参数选取发射频率25Hz，供电电流18 A，延时100ms，供电周期4s。测线沿坝体方向（东西向）布置，近乎垂直于断层的走向（南北向），2m线距，1m点距，勘探面积约0.25m2。选择发射框为400mm×400mm，该发射框探测的有效探测深度约240m，实验曲线如图2所示。

4 数据处理

使用TEM瞬变电磁处理程序对所测得数据进行预处理，然后经IX1D软件使得多层实现平滑模型；后通过sufer软件进行高斯低通滤波，对视电阻率进行计算等处理后，结合先前的地质与钻孔资料，进行约束性反演，并且根据测得高程对反演计算的结果进行地形校正，最终获得各线的视电阻率剖面图[4]（图3）。

5 数据解译

由莲花台各线视瞬变电法电阻率联合剖面图可以看出，在断层的附近范围内，盲上覆盖层区范围外的衰减曲线在图中的变化相对较小，但在断层区上衰减曲线则发生了较为明显变化，衰减速度明显降低，表明该部分的电阻率下降，经反演处理后异常突出[5]。同时，随着测线向南展布，破碎带低阻区宽度逐渐增大，结合解译结果与当地先前地质资料，确定该断层为一走向近南北，断距约5-8m倾角60°左右的压扭性逆断层。endprint

主要运用3Dmax对测线布置与断层的空间展布进行模拟，3Dmax软件具有强大的三维建模、可视化功能，且较为方便、快捷；此外，采用的三维空间场景渲染引擎，对复杂三维空间对象的渲染和显示效率远远高于一般三维模型软件。

6 模型可视化

本次测试测线布置如图4所示。三维的地质建模作为一项较为复杂的系统工程，在建模前，需要运用相关地质知识以及对先前资料进行整理分析[6]；建模过程中中，联系地层、构造及工程等有关知识，对比数据，因而对地质构造进行推测分析[7]；建模后，仍需根据实际情况进行核实，运用交互式编辑工具进行完善[8]。

通过较为复杂的三维地质建模过程，得出断层的三维地质模型（图5）。从模型上，可以直观的看到该断层的空间展布及上下盘相互关系，既验证了先前已做的勘察工作，并且能够通过模型的可视化分析，为后续的设计以及施工等下一步工作提供的依托。

7 结论

各种三维地质模拟软件各有优劣，在实际应用过程中根据工程的需要选择相对应的分析与建模方法。本文采用的3Dmax主要是以探明断层空间分布性质为主；还另有其他软件方法如GeoEngine系统，可以提供提供截面分析、等值线分析、试验曲线以及洞室漫游等可视化分析（趙攀，2007）。

在水利水电工程中，基于各种物探数据的三维地质数据建模模拟可以形象地表示出工作区各地质体的空间组成。揭示出地质体或者地质界线等数据，为下一步设计与施工选择合适的挖洞路线提供科学依据。并且可以通过进一步详尽的可视化分析在实际的施工之前可以对地质模型进行模拟钻孔、模拟平硐和模拟挖洞等分析，从而减少因为盲目施工所造成的经济损失，同时也在很大的程度上提高了工作的效率。

参考文献：

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[11]钟登华，刘杰，李明超，王刚.基于三维地质模型的大型地下洞室群布置优化研究[J].水利学报，2007（01）：60-66.

[12]郑淞午.基于CATIA的水利水电工程三维地质建模技术研究[D].中南大学，2014.endprint