Geostation-三维地质建模指南(水利项目)

Geostation在水利项目中的应用指南

一 前言

地质勘察工作主要分为外业和内业两大块。其中，地质工程这一行业发展至今，外业勘察技术手段不外乎地质野外测绘、钻探、物探几种常用手段，而这几种常用手段除钻探及物探设备可以不断更新外，其他方面几十年来并无颠覆性的革新技术出现。因此，地质工程行业的发展主要突破口在于地质数据的内业整理。虽然内业整理，从老一辈的手绘地质图到现在二维CAD绘地质图，已经是一巨大飞跃。但今天，为了更有效率更节约成本，显然扁平化的勘察设计已经不能满足要求。这时，BIM概念应运而生。为了实现地质模块的三维化，适于地质建模的专业软件逐渐被开发，其中主要一款软件为Geostation。

GeoStation软件是华东院重点研发的计算机辅助软件，按照工程地质勘察和土木工程设计业务需求，集数据管理、地质建模、分析计算、二维出图、土木设计等模块于一体。GeoStation主要基于Bentley MicroStation V8i CAD平台开发，通过Microsoft SQL Server和Project Wise两个数据服务平台，实现用户及客户端对工程地质数据库和Documents的异地远程访问、 存储。系统具有数据管理、地质建模（三维设计）、二维出图、计算分析、WEB浏览等模块，各模块之间通过网络和数据库实现无缝集成。GeoStation已经应用于中国10多项大型、巨型水电水利工程项目，建立了数十个工程地质数据库和三维地质模型。

二 模型意义

GeoStation主要服务于水电、水利工程，通过执行其他行业标准对系统做定制开发，能广泛地应用于工民建、地铁、公路、桥梁、城市、海洋、石油、矿山等地质工程领域。由

于Geostation涉及地质领域众多，但在各个领域所执行的准则又不尽相同，因此，需要建立各个地质领域的三维建模标准。在水利领域，地质三维模型的主要作用有以下：

①能将地质钻孔立体反映在图件中，利于纠错；

②能更直观有效的反映地面以下的地层情况，包括透镜体、暗浜的范围；

③能方便地质解译分析与评价；

④能更方便的指导施工开挖，沉桩等。

三 建模步骤

1. 地质资料录入

有两种方法输入地质资料，第一种在Geostation界面菜单栏下系统管理的下拉菜单中输入；另一种是进入数据管理服务器中，在数据维护中输入地质资料。这里介绍第二种方法。

① 钻孔资料输入

Geostation界面点击菜单栏“系统管理”，点“数据管理”，将弹出数据管理服务器界面，登录数据服务管理器后，在数据管理服务器菜单栏点击“数据维护”，点“地质勘探”，点“钻孔”，弹出空白钻孔资料输入界面或已输入钻孔资料界面，点黄色小加号“＋”，弹出添加新钻孔资料输入界面。将钻孔基本地质信息数据输入，如钻孔坐标、深度、分层数据等。具体步骤见下图。

图1 图3 ② 地层资料输入

图2

图4

地层资料输入第一步同钻孔资料输入，进入数据服务管理器后，点“数据维护”，点“地质定义”，点“地层单元”。输入方法同钻孔输入。注：建议地层输入到亚层即可，因为目前Geostation中还不能用属性定义工具定义出小层地层单元。

图5

③ 岩性层资料输入

岩性层资料输入同地层单元资料输入，进入数据服务管理器后点“数据维护”，点“地质定义”，点“岩性层”。注：建议岩性层输入带地质分层编号输入，各岩性层颜色各异，这样便于区分每一个地层。

图6

④ 地层界面资料输入

地层界面资料输入同地层单元资料输入，进入数据服务管理器后点“数据维护”，点“地质定义”，点“地层界面”。各地层界面的颜色设置宜同各地层或各岩性层的颜色相同。地层界面的命名宜为JM+各地层编号，系统默认基覆界面名称为：JM0。

图7

2钻孔建模

根据已经录入的钻孔资料，可以在Geostation中实现钻孔建模。首先点击Geostation菜单栏中“三维建模”，点“勘探模型”，点“勘探孔洞”，在数据类型中选择钻孔，然后勾选合适的选项，包括是否在模型中显示钻孔编号、分段方式。最后点击确定，钻孔模型.dgn文件建立。

图8 图9

3勘探线建模

勘探线建模分两种方法。第一种，参考CAD地质平面图，将平面图中二维勘探剖面线利用“属性定义”工具，逐条定义为勘探剖面线；第二种，在已经完成钻孔建模的.dgn文件中，根据二维地质平面图，利用“勘探线绘制”工具，逐条绘制勘探剖面线。全部勘探

线绘制完毕后，重复上述步骤到勘探线界面，选择“勘探线入库”工具，将已经绘制好的勘探线入库。这样即使在绘图过程中不慎删除勘探线，也能通过“勘探线建模”工具找回来；而且入库之后，该项目的所有成员可以共享利用此勘探线数据。

图10

4二维地质剖面绘制

勘探线建模完毕后，点击软件中菜单栏“三维建模”工具下拉菜单中的“地质解译”，点“垂直勘探剖面”，即弹出二维地质剖面，点击软件菜单栏“图件编绘”下拉菜单中“地质编录”，点“线条编录”工具，在出现的小窗口中选择“地层界面”，选择一个地层编号后，将剖面中各钻孔相应相同的地层界面点用线串连起来。连好地层界面线后，确认无误后，点击“确认返回”工具。依据上步骤依次绘制完所有剖面的地层界面线。

图11 图13

图12

图14

图15

图16

5地层线条处理

在所有地质剖面均绘制出地层界面线后，一般根据需要，需对地层界面线进行细化处理，进行线条加密，为后续拟合地层界面做准备。

图17

6地层界面建模

地层界面线在经过线条加密处理之后，点击软件菜单栏下“专业工具”，点下拉菜单中“mesh”，点选“拟合面生成”，弹出拟合面生成设置界面，在这个界面可设置合适的网格间距，然后批量选择相同地层界面线，单击左键形成地层界面，最后单击确认。

图18 图19

7地层单元或岩性单元建模

激活Tasks面板，点击“Mesh Modeling”，点选“Extrude Mesh Volume”工具，选择地形面，形成一个实体。再点选“Mesh Subtract”工具，利用之前形成好的地层界面，逐个切分出每个地层界面上的地层体，最后利用属性定义工具，定义出岩性单元或地层单元。

至此，地质建模完成。