复杂矿区三维地质可视化及数值模型构建

  本文关键词：复杂矿区三维地质可视化及数值模型构建，由笔耕文化传播整理发布。

第31卷第12期 岩 土 力 学 Vol.31 No.12 2010年12月 Rock and Soil Mechanics Dec. 2010

文章编号：1000－7598 (2010) 12－4006－06

复杂矿区三维地质可视化及数值模型构建

刘晓明，罗周全，杨 彪，张 保

（中南大学 资源与安全工程学院，长沙 410083）

摘 要：复杂三维地质可视化和数值模型的构建是采矿、岩土及水利水电工程中常常遇到的关键问题。针对数值模拟软件在复杂矿区地质体模型构建及单元网格划分等前处理问题上存在的不直观、工作量大等缺点，结合矿业软件在复杂三维地质体建模的强大优势，在研究线框模型和块体模型差异的基础上，提出了基于线框模型的复杂矿区三维地质可视化及数值模型构建技术。根据线框模型特点不同，以地表和采空区模型为型，，分别阐述了基于Surpac的表面模型和实体模型无缝转换成MIDAS/GTS数值模型的有效方法，并将该技术成功应用于冬瓜山铜矿复杂采空区群围岩稳定性研究中。结果表明，该方法是可行、有效的，从而为矿山开采设计、安全分析及复杂地质体结构的岩土工程数值模拟分析提供了一种新的建模方法。 关 键 词：地质可视化；三维地质模型；数值模型；Surpac；MIDAS/GTS 中图分类号：P 642 文献标识码：A

Numerical modeling and geological body visualization for complex mine

LIU Xiao-ming, LUO Zhou-quan, YANG Biao, ZHANG Bao

(School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Abstract: The construction of the 3D visualization model and the numerical model of complex geological body is critical in mine, geotechnical, hydraulic and hydropower projects. Aiming at the disadvantages of modeling complex geological body of mine by numerical simulation software, such as the modeling process complex and difficult and mesh generation has great workload, Combined with the advantages of modeling complex geologic body of mine use mine software, on the base of studying the differences between wireframe model and block model, a kind of new method of numerical modeling and geologic body visualization based on complex mine is proposed based on wireframe model. According to the different characteristics of wireframe, taking surface and cavity model as examples, an effective method of converting Surpac surface model and solid model into MIDAS/GTS numerical model exactly is researched; this method has been used to research the cavity stability analysis of Dongguashan Copper Mine successfully. The results show that the new modeling method is feasible and effective, so as to offer a new modeling method for mine design, safety analysis and complex geological body rock soil engineering numerical simulation, etc. Key words: geological body visualization; 3D geological model; numerical model; Surpac; MIDAS/GTS

1 引 言

有限元、有限差分等数值模拟方法在岩土工程、地质工程领域得到广泛应用，已成为不可缺少的分析工具[17]。然而，由于缺乏模拟复杂地质体实际的工具，用户在建立复杂地质体模型时往往需要进

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国外已经涌现出一批优秀的三维建模及可视化软件，并已应用在采矿、岩土、石油等领域。常见的软件有Surpac、Datamine、GoCAD、GemCom、Earth Vision、Micromine等。国内从20世纪90年代以来，在采矿工程中的三维地质可视化技术也取得了较大发展，常见的三维地质建模软件有：北京理正研究院的三维地质建模软件、北京东澳达科技有限公司的3Dmine。中南大学王李管等在分析国内外三维地质建模软件优缺点和调查国内矿山需求的

行大量的简化，因此，经常出现计算模型与地质体实际严重不符，从而在很大程度上降低了计算结果的可靠性。

收稿日期：2008-12-18

基金项目：“十一五”国家科技支撑计划专题（No.2007BAK22B04－12，2006BAB0204－1－3－1）；中南大学博士研究生学位论文创新项目 （No. 1960－71131100008）。

第一作者简介：刘晓明，男，1982生，博士，讲师，主要从事矿床深井开采与安全预警数字化技术方面的研究工作。E-mail:liuxiaoming33@

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