地質模型
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-02
地質模型的實例教程
Keefer, 2011)及2012年34屆國際地質大會資料的分析，3D地質建模已在基礎地質研究、水資源勘探與保護、能源的獲取與存儲、土地利用與規劃、市政工程與基礎設施、核廢料處置與二氧化碳存儲、礦產資源評價、地質災害防災減災、考古發現、教育與宣傳等眾多領域得到了應用。
經過多年的努力，建立了一批國家、州(省)及局部研究區等不同尺度的3D地質模型產品。
國家尺度的3D地質模型產品主要包括BGS的LithFrame3D及國家地質模型第一階段成果-國家基巖3D交叉剖面柵狀圖;荷蘭的2個國家尺度的地質框架模型;
州(省)層次的3D地質模型：澳大利亞塔斯馬尼亞州與維多利亞州的3D地質框架模型;加拿大曼尼托巴省的模型正在建設中;
局部研究區的3D模型：澳大利亞主要成礦省及陸地和海域資源潛力大的地區的的3D地質模型以及地質災害評估和海岸環境等幾十個3D模型;美國聯邦與州的地質調查機構建立的用于含水層評價、地質災害、冰川沉積的地下3D地質框架模型。加拿大的含水層模型評價的3D模型、阿爾伯達與安大略省的重點區域地下水與第四紀地質模型等;德國、法國、荷蘭、波蘭與丹麥等國的GSO建立的3D模型。
綜上所述，3D地質模型已應用于地學各個領域，一批不同尺度的3D地質模型作為產品已在網上發布服務，地質信息的表達形式實現了繼數字地質圖、地質圖空間數據庫+數字地質圖到3D地質模型的第3次重大突破。正如BGS于2010年在其網站上發表的紀念成立175周年的文章中所說，從地質圖到3D地質模型，終于實現了地質學家的夢想，這是來自BGS的重大突破(圖4)。
圖4 一批3D地質模型已作為產品發布服務
來源：中國地理信息產業協會
展開 2017年11月15日，中國地質調查局正式發布了《城市地質調查總體方案（2017-2025年）》，明確了未來八年城市地質調查工作的路線，其中一項目標是提交不少于140個中型以上城市（含示范城市）的三維城市地質模型。
隨著這一方案以及 “透明地下雄安” 項目的發布，城市地質調查項目開始廣泛的在各個城市啟動起來，在國土資源部發布的《城市地質調查規范》中也明確提出構建三維可視化地質模型是城市地質調查的主要任務之一。
那什么是三維地質模型？什么樣的三維地質模型才能滿足城市規劃、管理和建設的需求？城市三維地質模型的關鍵技術是什么？
一、什么是三維地質模型？
三維地質模型是用來描述地質體的幾何形狀及其內部各種物理化學參數的分布情況的計算機模型。
三維地質構造模型
三維地質屬性模型
二、什么樣的三維地質模型才能滿足城市地質工作的需求？
根據《城市地質調查規范》，城市地質工作要支持城市空間開發利用、地質資源的調查、地質環境的監控、地質災害防治等多個方面。傳統的城市地質建模模式是根據某一特定需求進行數據采集，然后按需求建成相應的專業模型，如水文地質模型、地熱地質模型、工程地質模型等。這一工作模式的主要弊端是要進行大量的重復性工作，浪費了人力資源，降低了效率，提高了成本。
展開 地質模型可以為我們提供很多信息。首先是儲層地質的三維可視化。我們可以看到儲層的地質三位空間分布，變化，也可以制作二維的圖片比如構造圖，等厚圖，巖相分布圖等。其次是它為我們提供了一套有機融合在一起的數據體，因為建模過程就是各種數據的融合過程。第三，它是我們進行儲層分析的平臺。從地質模型我們通過分析可以得到粗至儲層的平均砂泥比，平均孔隙度等儲層平均值，也可以得到細至儲層的kv/kh，各項異性等信息。這些定量分析可以大大提高我們對儲層的認識
。
在ABAQUS有限元軟件中構建地層地質分層幾何模型，對巖土工程分析具有重要研究價值。該模型能精確表征不同地質層的幾何形態、材料屬性及空間分布，為地下結構穩定性評估、地震動力響應模擬及地質災害預測提供可靠數值依據。通過高精度有限元分析，可顯著降低現場試驗成本，優化工程設計參數，提升施工安全性和經濟性。
本案例中的地質分層模型通過CAD隨機粗糙度表面插件參數化隨機生成，如有真實地層的勘測數據，也可通過CAD圖像轉地形插件進行真實地層的三維重建。
通過插件建立多個不同的地層模型后，在CAD內將地層設置到相應的標高，并通過差集等操作建立完整的地質分層模型。
在AutoCAD內將各個地層導出為iges格式文件后，分別以部件的形式導入到ABAQUS內。
進行各地質層材料屬性的設置并完成多個地層的裝配。
進行地質土層有限元模型網格的劃分，根據研究的需要完成后續的模擬。
展開 COMSOL創建三維地質模型 ￥800
三維地質建模是進行仿真模擬的基礎，有助于建立反映地下地質構造的模型，目前廣泛應用于石油、礦產、城市地質、巖土工程等領域。 COMSOL Multiphysics 作為集前處理器、求解器和后處理器于一體的多物理場耦合數值仿真軟件，擁有豐富的幾何建模工具。本案例基于井位插值數據，用COMSOL軟件創建了三維地質模型，相關結果展示如下：
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地質模型的最新內容
**地質建模模塊**：創建和解譯三維地質模型
4. **礦山規劃與設計模塊**：使用 Surpac 高級工具編制實用露天礦開采方案
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進行地質土層有限元模型網格的劃分，根據研究的需要完成后續的模擬。
隱式地質建模-帶案例-英文7個月前
傳統上，地質模型是使用手動繪圖過程（顯式建模）生成的。定義剖面，并在剖面上繪制巖性、斷層和礦脈。然后繪制線條以連接多個截面的曲面。另一方面，隱式建模允許地質學家花更多時間思考地質。隱式建模通過使用數學工具從數據中推導出模型來消除繁瑣的跑腿工作。構建了一個數學結構，可用于以 3D 方式可視化數據的不同方面。
三維地質建模是進行仿真模擬的基礎，有助于建立反映地下地質構造的模型，目前廣泛應用于石油、礦產、城市地質、巖土工程等領域。 COMSOL Multiphysics 作為集前處理器、求解器和后處理器于一體的多物理場耦合數值仿真軟件，擁有豐富的幾何建模工具。
（圖1)
3 三維GIS+BIM排水體系三維可視化仿真系統平臺構建
3.1 模型建立
組建包含隧道周邊環境模型、地質底層模型、溶洞模型、水系模型、防排水設施模型及各類傳感器模型的集成仿真平臺。
①建立數字沙盤：通過在3DGIS空間信息平臺中集成配準與項目工程相關的GIS地圖模型、無人機傾斜攝影模型、基于鉆探資料的GIM地質地層模型、設計二維模型及設計三維BIM模型。
由于頁巖層理發育，因此，將其視為橫觀各向同性材料，并結合焦石壩地區頁巖地質特征，賦予模型基本參數，巖石密度、楊氏模量、泊松比和剪切模量分別設置為2 600 kg/m3、35/30 GPa、0.20/0.18和13 GPa；最大水平主應力、最小水平主應力、垂向應力和孔隙壓力分別設置為56、50、58、40 MPa；天然裂縫內聚力、內摩擦角、抗拉強度和傾角分別設置為2 MPa、27°、1 MPa和 70
圖14 礦山地質環境模型（據聞彩煥等，2020）
圖15 礦山生態修復效果模型（據聞彩煥等，2020）
馮威基于無人機勘察數據和三維建模成果，實現了地層巖性、地質構造、不良地質等地質要素的準確判識，實現了巖體結構面等地質信息的定量提取，提高了勘察效率和精度，可推廣應用于復雜艱險山區工程勘察工作。
（5）大型存儲設備：用于存儲和管理海量的數據和圖像，如石油勘探的3D地質模型、地震勘探數據等。
（6）軟件系統：包括數據分析和處理軟件、可視化軟件、3D建模和渲染軟件等，用于分析和處理海量的數據和圖像，生成可視化結果。
以上是石油超高分可視化中常用的硬件設備，不同的應用場景和需求可能需要不同的硬件組合。
緩傾地層滑坡地質力學模型研究——以馮店滑坡為例
[J].
地質力學學報,
2012
,
18
(
2
):
97
-
109
,186.
圖 1 基于無人機 SWIR 高光譜圖像和 DEM 的綜合 3D 地質模型
在礦產資源調查方面，無人機高光譜遙感系統具有檢測周期短、資源敏感度高、可靈活 部署等優勢，非常適合應用于地質礦產勘探。
