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三维地质建模在城镇化建设中的应用

2018-09-27 10:51 来源:城镇化建设论文 人参与在线咨询

摘要:城镇建设的选址与地质关联非常大,一般来说,城镇化建设时都会选择地基比较稳定易于建设的地质结构。为了更好的分析城镇化建设选址的准确性,现代施工设计中应用了三维地质建模。因此,深入分析三维地质建模及其城镇化建设中的应用。

关键词:三维地质建模;城镇化建设;应用;施工

地球作为宇宙中唯一一个具有生命力的星球,目前已经承载了60多亿的人口,人口膨胀给地球的土地资源造成了很大的压力,尤其在城镇化建设中,充分体现了这一点。就拿我国来说,很多大、中城市已经出现人口城镇过盛,城镇承载力不足的表现。最突出的就是城市镇住房紧张的问题。不管是何种方式造成了城镇人口过盛的表现,总之为了解决住房的压力,建筑施工中高层建筑如雨后春笋林立于城镇中。城镇化的建设对于当地的地质结构考验特别强,要提高建筑的使用寿命以及建筑质量,就要打好地基,三维地质建模就为城市建筑的地基建设提供了先进的技术保障。

1城市三维地质建模概述

1.1模型概述

城市三维地质建模是在三维地质建模基础上发展而来的概念,最早的时候三维地质建模应用于地质探测、测井及地球的地质研究等方面,随着城市化进程,城镇化建设的发展,才有了城市三维地质建模。三维地质建模的应用原理是利用信息技术的综合分析和总汇,建立起地质的立体三维空间模型,具有对地质的预测分析、地质解释和地学统计等功能。我国引进这一技术已经是上世纪80年代末的事情了,二十年的发展从地质勘探、油田开采的应用到如今城镇化的建设,已经有了多方面的技术提升,现在已经有效的服务于与地质相关的各项应用中。我国通过20多年的三维地质建模应用总结出其建模分析的特点:①融入了钻孔数据、音频文件、物化探技术等多方面内容,体现了其多元化特点;②对城市地质结构的真实模拟、还原与再现,体现了其多维化特点;③模型包含断层数据、地表模型数据等,体现了其数据量大的特点。基于以上分析特点,能有助于准确了解地质结构各地层的结构特征和水文特点,对城镇化建设选择可行性方案有着重要的科学借鉴意义。

1.2模型构建

城镇化建设具有综合性强的特点,在建设过程中面临的地质问题比较复杂和不确定,因此城市三维地质建模是所有地质模型构建中比较有难度的结构建模。根据现代信息技术的发展和成熟的三维地质建模技术应用,建筑行业总结出城市三维地质建模必须遵循的“三多”原则,它们有助于城市三维地质建模。建模“三多”原则如下。

1.2.1多元数据应用原则

建模坚持多元化原则是为了提高建模的准性,只有准备充足的资料,才能建立有助于地层分析的三维立体模型,有助于提高建模的科学性、合理性和有效性。比如岩屑、岩心录井资料在内的钻孔资料、物化探数据、地质图、地形图、地质剖面图、DEM等,建模资料越丰富越有助于建模分析。

1.2.2多方法集成与协同应用原则

多方法原则是鉴于地质的复杂性、多解性与不确定而言的,三维地质建模的有效方法有很多种,为了提高建模的应用性,应该利用多种方法建立三维地质模型,提供多种应用问题的解决途径。比如,利用综合钻孔数据、轮廓线数据、平行剖面、三维体布尔操作、交叉折剖面等多种方法建模有助于全方位分析地质结构的内部情况。

1.2.3多层次干预原则

城镇化建设中,为了提高建模各个切断的准确性,应该在建模的各个阶段进行多层次干预,加强建模的细致化和深入性,使得建立的城市三维地质模型更加接近与实际应用的状态,提高建模的有效应用率,从而更好的分析地质的复杂性、多解性和不确定性,更好的服务于城市建设。

2三维地质建模应用的具体用途

2.1为油藏数值模拟提供三位地质数据体

地质储层中含有丰富的能源,石油就是地质层中的一种,在地质层中石油就叫作油藏。在建设城镇选址前首先要对地质分析,分析预选地的地层中是否含有油藏,三维地质建模建立以后,根据地质模型网格的分布稀疏就可以清晰的判定地层中的油藏量。除了判断地质中的含油量,还可以通过油藏流体的流动来判别地质特征,对于城市选择的地质分析有着重要的参考意义。

2.2用来计算地质层孔隙体积

三维地质建模还有一个特征就是通过直观的地质层空隙体积来计算地质中的含油量,这种用途主要体现在油井开发阶段。用在城市三维地质建模中就是有效的判断地质层的疏松程度,对于选择建筑的坚实地基有着明确的指导意义。

2.3帮助选址

城市三维地质建模能够为地质层建立详细的三维立体空间模型,通过丰富的地质参考数据及资料充实建模的空间真实感,具有直观性效果。如果资料足够详细,甚至能够对每一层地层进行有效的分析,对于城市建设选址有着重要的意义。当然建模的参考是建立在真实的数据资料之上的,如果数据资料不真实或者资料过少,是难以准确的分析出地层结构的。

2.4进行断层封堵分析和预测

三维地质模型把构造和地层格架结合到一起,这有利于我们进行断层的封堵性预测。从过去的三维地质建模应用案例来看,断层的封堵情况出现在断层中和断层两边,一种是由于断层泥积累造成,另一种是断层边缘接触面减少造成的。三维地质建模利用丰富、真实的资料建模以后就能够准确的分析断层封堵的位置,进一步还可以分析出断层的断距,这在城市地铁的建设应用中分析地层结构有着重要的指导意义。可以通过预测断层的封堵性来选择具体的施工方案。

2.5提供有效的交流平台

三维地质模型具有很强的技术性,凡是对这项技术精通的人,即便是几个语言互不相同的人,都能够就地质空间模型探讨个几天几夜。因此说,三维地质建模为这些专业工程师和技术师提供了一个有效的交流平台,让他们能够打破地域文化、打破陌生的尴尬很快的融入进去。大家因为共同的工作或者共同的兴趣坐在一起,有共同的话题可以聊,而这个平台恰好就是三维地质建模技术提供的。在这个平台上面,这些精通这项技术的人能够更好的研究和交流专业问题,从另一方面来说还能够有效的促进我国三维地质建模技术的发展。当然,大家共同为一个目标,用在城镇化建设中,三维地质建模就能够更好的服务于城市建设。

3城市三维地质建模在城镇化建设中的应用分析

城镇化建设中,三维地质建模的技术主要存在于三方面的应用分析,分别是基岩地层的建模分析、新生界地层的建模分析、地质层的建模分析。

3.1基岩地层三维地质结构模型建设

地质层中基岩地质图中,都会显示地质孔,地质孔是地质层的重要组成部分,贯穿于基岩地层的覆盖区或者半覆盖区。城市三维地质建模能够为分析基岩地层提供清晰明确的量理论依据。在绘制三维地质模型图的时候应该按照剖面结构图建立,并且按照不同的地质单位建立模型对象,将三维立体地质模型分为不同的对象和模块,从地质建模图的基岩地层剖面图就可以看出基岩地层的结构,并根据面积的大小分析基岩地层,确定城镇建设的方案建议。

3.2新生界地层三维地质结构模型建设

为地层中在新生代时期形成的地层建立单位地质空间模型,然后分析新生界地层中的地层单位和剖面结构,从而分析地层是否适合钻孔或者能否满足其他城市建设的需要,新生界地层的建模图面积要相对于地基层而言大得多。

3.3城市工程建设层三维地质结构模型建设

城市建设过程中不可避免的有钻孔的需要,钻孔是需要考虑的因素比较多,比如水文条件和地质结构的疏松情况、变化情况等,从这个角度来看更加需要三维地质建模技术服务于城市建设中。比如城市地下管道的建设、地铁隧道钻孔、楼层建筑等。在施工以前首先要建模分析选址地质情况,然后按照三维建模分析的结果将选址地分区,哪些区适合建设什么工程,建设符合哪种要求,这都有明确的参考意义,对于建立安全、规划合理的城市有着重要的技术指导。

4城市三维地质模型在城镇化建设发展中的具体应用

4.1服务城市规划

城市的规划需要综合各种情况才能选定建设地址,这是因为建设中需要考虑很多复杂的因素,综合性比较强。就城市的抗自然灾害的能力,在城市的规划中要尽可能的避开有发自然灾害发生的因素,比如容易发生地震的地段、容易发生塌陷的地段,有河流的时候还要考虑河堤的稳固性,此外城市规划要考虑发展因素,就要尽可能的靠近交通和水源方便的地方,该地区是否易发泥石流和滑坡等自然灾害等。综合以上城镇建设的基础性要素,利用三维地质建模分析地质结构,主要就是为了进一步分析选址地的抗风险能力。三维地质建模能够有效的分析地层结构,在城市规划时就应该按照地质特点合理安排城市建设。城市住宅区肯定要选在地质结构相对稳定的部位,而公园建设则可以选取水温条件或者渗水性比较好的地段,山区城镇的选址公路或者住宅区应该尽可能的避开地质疏松或者易发生滑坡和泥石流的阶段。建设地铁钻孔时更应该利用更多的资料建立更加详细的三维地质模型,帮助施工队更好的分析地质情况,从而选择合适的施工方案。

4.2服务资源的开发

城市的规划建设还要充分考虑配套功能的实现和利用是否方便,准确的说是服务资源的开发。地热能源不仅是一种清洁能源,更是一种利用率比较高的能源,政府对地热能源的开发建设也持大力支持的态度。就地热能源中三维地质建模的应用而言,不管是地热能源的勘探还是确定热储量的多少以及准确位置,或者是后来的开发应用,整个过程中三维地质建模起到了重要的作用。地热能源的热储层主要分布于硅质白云岩和寒武系奥陶系灰岩,利用三维地质建模就能够准确的分析出地质层中的岩层分布情况,通过岩层分布情况确定地热能源热储层的分布情况和热储量的多少。三维地质建模形成以后,就可以清晰的看出地热能源的分布情况来看,主要还是集中于硅质白云岩中,当建模的地质资料越丰富地热能源的热储分布状况就越清晰。总之,可以充分利用详细的资料建立三维地质空间模型,分析岩层中地热储量的分布情况,对城市能源的开发利用和城市建设的发展能够提供非常好的技术指导。

5结语

总而言之,三维地质建模相比于传统的二维明面建模来说,对于地质的分析更加清晰、直观和准确,再加上如今先机的计算机技术,更是为三维地质建模提供了好的发展前景,在当代城镇化建设的应用中有着举足轻重的贡献。通过三维地质建模分析地质结构内部,可以为城镇化建设提供有效的技术参考,对于解决当代人口膨胀,城镇土地资源紧缺的情况有着重要的意义。

参考文献

[1]王蕾,曹睿,罗建铭.城镇化建设中城市三维地质建模的应用探究[J].世界有色金属,2016,(22):109-110.

[2]迟秀成,徐宏斌,王继强.城市三维地质建模及其在城镇化建设中的应用初探[J].低碳世界,2017,(32):107-108.

[3]屈红刚,潘懋,刘学清,于春林.城市三维地质建模及其在城镇化建设中的应用[J].地质通报,2015,34(07):1350-1358.

作者:关峰 单位:大连市勘察测绘研究院有限公司

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