岩土工程地质灾害防治技术

1、石家庄铁道大学研究生课程程论文培养单位: 土木木工程系系 学科专业: 岩土土工程 课程名称: 科技写写作 任课教师:王明生生学生姓名: 蒋蒋振中 学 号: 122016601003 研究生学院岩土工程地地质灾害害防治技技术蒋振中（1.石家家庄铁道道大学，河北石石家庄市市05000433）照片尺寸为20mm*30mm；最好不用红色背景摘 要：岩土工工程地质质灾害防防治技术术是岩土土工程的的重要组组成部分分之一，它它包括处处理各种种岩土工工程问题题有关的的各种技技术方法法所特有有的勘察察、设计计、施工工与检测测全部内内容。处处理对象象通常有有地基的的加固处处理、边边坡坍塌塌处理、环环境岩土土工程问

2、问题。随随着我国国各种资资源开发发和工程程建设活活动等人人类工程程活动的的力度普普遍增大大，给我我国本就就十分脆脆弱的地地质环境境带来了了巨大的的压力，地地质灾害害严重危危害到人人民生命命财产安安全，破破坏各种种工程设设施和社社会财产产，造成成巨大经经济损失失，严重重影响到到我国的的可持续续发展，据据统计，我我国地质质灾害的的频度和和规模有有逐年增增加的趋趋势。因因此，岩岩土工程程地质灾灾害防治治技术必必须要更更进一步步，新的的具有创创造力的的灾害防防治技术术照片尺寸为20mm*30mm；最好不用红色背景关键词：岩岩土工程程；地质灾灾害 ；防治措措施 ；防治新新技术；岩土工工程师要要求中图分类

3、号号：U4188.5+6文献献标识码码：A 文章章编号：Preveentiion and conntrool ttechhnollogyy off geeoteechnnicaal eengiineeerinng ggeollogiicall haazarrdJianggZheenzhhongg(Shijjiazzhuaang Tieedaoo Unniveersiity, ShhijiiazhhuanngHeebeii Chhinaa, 05500443)Abstrractt：Geootecchniicall ennginneerringg geeoloogiccal dissastter

4、preevenntioon aand conntrool ttechhnollogyy iss ann immporrtannt ppartt off thhe ggeottechhniccal enggineeeriing, thhe eentiire conntennts of surrveyy, ddesiign andd coonsttrucctioon aand dettecttionn off sppeciificc itt inncluudess prroceessiing alll kiindss off geeoteechnnicaal eengiineeerinng ppr

5、obblemms rrelaatedd too vaarioous tecchniicall meethoods. Thhe ttreaatmeent objjectt ussuallly hass thhe ffounndattionn reeinfforccemeent treeatmmentt, tthe sloope colllappse treeatmmentt, tthe envviroonmeentaal ggeottechhniccal enggineeeriing proobleem. Genneraallyy inncreeasees wwithh thhe ddeveel

6、oppmennt oof vvariiouss ennginneerringg acctivvitiies of humman ressourrcess off ouur ccounntryy annd cconsstruuctiion acttiviitiees ssuchh ass sttrenngthh, tto tthiss frragiile geoologgicaal eenviironnmennt hhas brooughht ttremmenddouss prresssuree, ggeollogiicall diisassterrs, serriouus hharmm too

7、 peeoplless liivess annd pproppertty ssafeety, deestrructtionn off vaarioous enggineeeriing facciliitiees aand socciall prropeertyy, ccaussingg huuge ecoonommic losssess, sseriioussly afffectt thhe ssusttainnablle ddeveeloppmennt. In Chiina, acccorrdinng tto sstattistticss, tthe freequeencyy annd ss

8、calle oof ggeollogiicall diisassterrs iin CChinna iis iincrreassingg yeear by yeaar. Theerefforee, tthe preevenntioon aand conntrool ttechhnollogyy off geeoteechnnicaal eengiineeerinng ggeollogiicall diisassterrs mmustt bee fuurthher, annd tthe neww diisassterr prreveentiion andd coontrrol tecchnool

9、oggy iis wwortthy of beiing stuudieed aand appplieed.Keywoordss：Geootecchniicall ennginneerringg; GGeollogiic hhazaard; Coontrrol meaasurres; Neew cconttroll teechnnoloogy; Geeoteechnnicaal eengiineeer rrequuireemennts1引言自20世纪纪80年代代末，990年代代初，我我国产生生了一个个新的学学科地质工工程学。地地质工程程学，是是研究与与解决从从规划到到竣工乃乃至工程程运行后后效的

10、全全过程的的与地质质有关的的工程问问题的科科学。而而工程地地质是地地质学的的一个分分支，是是研究与与工程建建设有关关地质问问题的科科学。工工程地质质学的产产生源于于土木工工程的需需要，其其本质是是一门应应用科学学；岩土土工程是是土木工工程的一一个分支支，其本本质是一一门工程程技术。从从事工程程地质的的是地质质专家（地地质师），侧侧重于研研究地质质现象、地地质成因因和演化化、地质质规律、地地质与工工程的相相互作用用；从事事岩土工工程的是是工程师师，关心心的是如如何根据据工程目目标和地地质条件件，建造造满足使使用要求求和安全全要求的的工程或或工程的的一部分分，解决决工程建建设中的的岩土技技术问题题

11、。因此此，无论论学科领领域、工工作内容容、关心心的问题题，两者者都是有有区别的的。但是，工程程地质与与岩土工工程的关关系又非非常密切切。有人人说，工工程地质质是岩土土工程的的基础，岩岩土工程程是工程程地质的的延伸，虽虽然不一一定十分分确切，但但有一定定道理。岩岩土工程程师面临临的岩土土材料，无无论性能能和结构构，都是是自然形形成，都都是经过过了漫长长的地质质历史，是是多种复复杂地质质作用下下的产物物。对岩岩土的性性能和结结构，只只能通过过勘察来来查明，而而又不能能完全查查明。一一些关键键性的问问题，需需根据地地质规律律推测或或预测。尤尤其在地地质构造造复杂的的山区，有有经验的的工程地地质学家家

12、，通过过地面调调查，就就可大致致判断地地质构造造的轮廓廓，利用用物探、钻钻探、槽槽井探等等，由粗粗而细，由由浅而深深，构造造出工程程地质模模型。没没有地质质学基础础，哪能能识别断断层？哪哪能识别别软夹层层和结构构面的空空间分布布？哪能能说清地地下水的的赋存和和运动规规律？如如果要开开挖隧道道，哪些些地段会会冒顶？哪些地地段会突突水？在在地质复复杂地区区，离开开了工程程地质专专家，土土木工程程寸步难难行。把把地质体体乃至地地质环境境作为工工程系统统的组成成部分来来对待，这这显然符符合大系系统工程程学的思思想，它它包含岩岩土工程程和地质质灾害防防治工程程两个方方面，但但以后者者对其特特点的反反映更

13、为为深刻。岩岩土工程程是指工工程建设设中涉及及岩土体体的开挖挖与加固固；地质质灾害防防治工程程是对自自然或人人为作用用产生的的有害地地质现象象进行防防范与防防治。后后者包含含了更全全面地对对地质生生态环境境合理开开发与管管理的思思想。地质灾害是是指由于于自然因因素或者者人为活活动引发发的危害害人民生生命财产产安全或或使人类类赖以生生存和发发展的环环境、资资源发生生严重破破坏的地地质现象象。地地质灾害害防治条条例规规定，地地质灾害害包括山山体崩塌塌、滑坡坡、泥石石流、地地面塌陷陷、地裂裂缝、地地面沉降降等灾害害。在我国，大大多数地地质灾害害现象都都是人为为因素引引发的，据据有关资资料统计计，近年

14、年来我国国每年因因地质灾灾害造成成的经济济损失约约占各种种自然灾灾害的11/4至至1/55，因此此，减少少或制止止破坏生生态环境境行为、及及时采取取地质灾灾害预防防和防治治措施，按按照以防防为主，防防治结合合，全面面规划，综综合治理理的原则则进行，这这是我国国当前减减少灾害害损失的的首要途途径。2地质灾害害防治措措施2.1我国国地质灾灾害的特特征与危危害由于我国地地理位置置独特，地地质构造造复杂，地地球生态态环境多多变，加加之人口口众多的的农业大大国，经经济较落落后，承承灾能力力弱，所所有这些些叠加在在一起，形形成灾害害类型多多、分布布广、频频度高、强强度大、影影响面宽宽、损失失严重的的格局。

15、据资料料统计分分析，崩崩塌、滑滑坡、泥泥石流、地地面塌陷陷、地面面沉降、地地裂缝等等种类的的地质灾灾害在我我国十分分发育。其其中崩塌塌、滑坡坡、泥石石流的分分布范围围约占国国土面积积的500%，其其中以西西南、西西北地区区最为严严重。2.1.11我国地地震灾害害分布如如下图1 我国国地震分分布图由图1中可可看到我我国地震震分布特特点是东东少西多多，地质质构造特特点是以以1055E为为界分为为东西两两部分。中中国西部部地区是是世界上上大陆地地震最活活跃、最最强烈和和最密集集的地区区。环太太平洋地地震带对对我国台台湾及其其附近海海域影响响最大。华北区、台台湾地区区地震多多发的成成因是该该区处在在亚

16、欧板板块与太太平洋板板块的交交界带。地地壳活动动强烈。西西南地区区地震、滑滑坡、泥泥石流多多发的成成因是由由于印度度洋板块块和亚欧欧板块的的挤压碰碰撞。地质灾害可可分两大大类：第第一类主主要是由由自然因因素引起起的地质质环境问问题，又又称第一一环境问问题，属属自然地地质灾害害；这些些灾害不不以人类类 HYPERLINK /lishi/ 历史的发发展为转转移；第第二类主主要是由由人为活活动引发发的地质质灾害，称称第二环环境问题题，属人人为地质质灾害。这这些灾害害常随社社会经济济的发展展而日益益增加，据据地质灾灾害成因因分析，全全国500%以上上的地质质灾害发发生的主主要原因因是人类类行为，尤尤其

17、是人人类不合合理地大大量挖掘掘能源所所造成的的。2.1.22滑坡滑坡是指斜斜坡上的的土体或或岩体，受受河流冲冲刷、地地下水活活动、地地震、人人工切坡坡等因素素的影响响，沿着着一定的的软弱面面或软弱弱带，整整体地或或分散地地顺坡向向下滑动动的自然然现象。AA：原斜坡剖面；D：滑坡后的剖面；E：滑动面图2滑坡示示意图2.1.33滑坡的的诱因：地表水的的冲刷、浸浸泡； = 2 * GB3 降雨和和融雪； = 3 * GB3 地震； = 4 * GB3 河流等等地表水水体对斜斜坡坡脚脚的不断断冲刷； = 5 * GB3 开挖坡坡脚； = 6 * GB3 蓄水排排水； = 7 * GB3 堆填加加载；

18、= 8 * GB3 劈山放放炮，乱乱砍乱伐伐。滑坡发生的的 HYPERLINK / 规律：下列地带是是滑坡的的易发和和多发地地区： = 1 * GB3 江、河河、湖(水库)、沟的的岸坡地地带，地地形高差差大的峡峡谷地区区，山区区铁路、公公路、工工程建筑筑物的边边坡等。 = 2 * GB3 地质构造带之中，如断裂带、地震带等。 = 3 * GB3 易滑(坡)岩、土分布区。 = 4 * GB3 暴雨多发区及异常的强降雨区。2.1.44泥石流流泥石流是由由于降水水(暴雨、冰冰川、积积雪融化化水)产生在在沟谷或或山坡上上的一种种挟带大大量泥砂砂、石块块和巨砾砾等固体体物质的的特殊洪洪流，是是高浓度度的

19、固体体和液体体的混合合颗粒流流。泥石流的诱诱因： = 1 * GB3 不合理理开挖； = 2 * GB3 不合理理的弃土土、弃渣渣、弃石石； = 3 * GB3 滥伐乱乱垦。图3 我我国泥石石流与滑滑坡分布布图2.1.55崩塌陡坡上被直直立裂缝缝分割的的岩土体体，因根根部空虚虚，折断断压碎或或局部移移滑，失失去稳定定，突然然脱离母母体向下下倾倒、翻翻滚，堆堆积在坡坡脚(或沟谷谷)的地质质现象称称为崩塌塌。崩塌的诱因因： = 1 * GB3 采掘矿产产资源； = 2 * GB3 道路工工程开挖挖边坡； = 3 * GB3 水库蓄蓄水与渠渠道渗漏漏； = 4 * GB3 堆(弃)渣填土土； = 5

20、 * GB3 强烈振振动。2.1.66地面变变形在地质灾害害研究中中，把地地面沉降降、地面面塌陷和和地裂缝缝统称为为地面变变形地质质灾害。它它是指在在一定的的自然条条件和人人为因素素作用下下，地下下一定范范围内的的岩土体体压缩、位位移等活活动，引引起的地地面下沉沉、塌落落、开裂裂，对工工程设施施、城乡乡环境以以及人民民生命财财产造成成危害的的现象。地地面沉降降、地面面塌陷、地地裂缝除除共同表表现为地地壳表面面形态发发生严重重破坏外外，还有有一些其其他方面面的相似似特征：在形成成条件方方面，虽虽然都受受多种动动力条件件控制，但但过量抽抽取地下下水经常常是它们们形成的的重要原原因；在在分布特特征方

21、面面，城镇镇、工厂厂、矿区区、铁路路沿线是是这些灾灾害的多多发区。造成中国城镇地面塌陷原因有三：一是不合理地大量开采地下矿产资源引起的塌陷；二是表面岩溶活动引起的塌陷；三是大量抽取地下水引起地面下沉。地面塌陷发发生的规规律： = 1 * GB3 岩溶强烈烈发育的的纯可溶溶岩分布布地带或或沿其与与非可溶溶岩的接接触地带带； = 2 * GB3 沿可溶溶岩中的的断裂带带或主要要裂隙交交汇破碎碎带，岩岩层剧烈烈转折、破破碎的地地带； = 3 * GB3 松散盖盖层较薄薄且以砂砂石为主主，其底底部粘性性土层缺缺失或甚甚薄(一般不不足1-2米)的“天窗”地段； = 4 * GB3 岩溶地地下水的的主迳流

22、流带或岩岩溶管道道上； = 5 * GB3 具有潜潜水和岩岩溶水双双层含水水层分布布地带； = 6 * GB3 岩溶地地下水的的排泄区区； = 7 * GB3 岩沉吟吟地下水水位在基基岩面上上下频繁繁波动的的地带，或或受排水水影响强强烈的降降落漏斗斗中心及及近侧地地段； = 8 * GB3 临近河河、湖、塘塘地表水水体的近近岸地带带； = 9 * GB3 岩溶地地下水位位埋藏较较浅的低低洼地带带。2.1.77人为地地质灾害害的危险险性分析析人为地质灾灾害的危危险性分分析又称称地质灾灾害灾变变评价。在在查清地地质灾害害活动历历史、形形成条件件、变化化规律与与发展趋趋势的基基础上，进进行危险险性评

23、价价。主要要是对地地质灾害害活动程程度和危危害能力力的分析析评判。反反映地质质灾害活活动程度度的基本本指标是是地质灾灾害的活活动强度度(或活动动规模)、活动动频次(或地质质灾害的的发展速速率)、活动动范围以以及延续续时间等等。不同同地质灾灾害的具具体指标标不同：如崩塌塌、滑坡坡等地质质灾害活活动程度度指标为为灾害体体体积和和一定时时问内灾灾害发生生的频次次；地面面沉降、海海水人侵侵等累进进性地质质灾害为为灾害范范围、强强度(地面沉沉降的累累计沉降降量、海海水入侵侵的氯离离子含量量等)、发展展速率。反反映地质质灾害危危害能力力的基本本标志是是地质灾灾害事件件的危害害范围与与危害强强度；对对于一个

24、个地区来来说，则则是不同同强度危危害区的的分布情情况。地地质灾害害危险性性分为历历史灾害害危险性性和潜在在灾害危危险性。历历史灾害害危险性性是指已已经发生生的地质质灾害的的危险性性，通过过对历史史灾害的的调查分分析确定定。潜在在灾害危危险性是是指那些些可能发发生的地地质灾害害的危险险性，在在调查历历史地质质灾害规规律和地地质灾害害活动条条件的基基础上分分析确定定。通过过地质灾灾害危险险性评价价，确定定地质灾灾害活动动参数，圈圈定地质质灾害危危害范围围，划分分危害强强度，编编制地质质灾害危危险性分分区图。其其目的是是为评价价地质灾灾害破坏坏损失程程度以及及规划、部部署、实实施地质质灾害防防治工作

25、作提供科科学依据据。人工诱发地地质灾害害的特点点如下：一是诱发速速度快。在在自然地地质演化化及气候候变化过过程中，岩岩体由相相对稳定定至不稳稳定的变变化，经经历长时时间过程程。而人人工因素素诱发下下，就大大大地缩缩短了自自然演化化时间，加加速岩土土体的岩岩性变化化，而导导致突变变灾难的的发生，并并造成更更大的损损失。二是诱发灾灾害面广广。自然然地质灾灾害的发发生，除除了特大大灾害之之外，一一般其危危害性有有一定的的局限性性，在人人工因素素诱发下下，其危危害性就就具有更更大的影影响面。例例如由于于生物资资源森林的的破坏，工工程的大大规模开开挖，影影响的是是区域性性环境恶恶化，诱诱发区域域性旱涝涝

26、灾害，以以至引发发全球性性荒漠化化。人类类活动产产生的升升温效应应，对气气候及地地质灾害害诱发作作用的影影响也是是全球性性的。三是灾害损损失巨大大，除了了地震之之外，人人工诱发发的地质质灾害所所造成的的损失是是严重的的。随着着经济建建设的发发展，人人工诱发发地质灾灾害所造造成的损损失，仍仍会不断断增加，目目前估计计地质灾灾害损失失每年约约5000亿元，而而受到威威胁的就就是这些些数据的的数倍至至数百倍倍。19998年年洪灾损损失20000多多亿元，死死亡14432人人，其中中不少损损失是通通过地质质灾害而而产生的的。2.2地质质灾害防防治工程程的主要要施工技技术标准准及防治治措施22.2.11

27、主要的的施工技技术标准准 HYPERLINK /work/ 总结地质灾害防防治工程程的最大大特点是是隐蔽性性(如抗滑滑桩)、复杂杂性(如抗滑滑桩+锚拉+挡板+冠梁)和多样样性(防治滑滑坡可采采用桩，亦亦可采用用挡土墙墙)，以地地下工程程施工为为工艺特特点，因因此与地地基与基基础工程程和岩土土工程具具有十分分相近或或相同的的工艺流流程、施施工工序序和施工工工法。涉涉及地质质灾害防防治工程程施工的的技术规规范和标标准主要要有： = 1 * GB3 地质灾害害防治工工程现行行施工技技术标准准和规范范，如滑滑坡防治治工程设设计与施施工技术术规范(DZ/T0218-2006)； = 2 * GB3 各类

28、 HYPERLINK /gongxue/ 工业业与民用用和市政政工程建建设项目目的地基基与基础础、深基基坑、高高切坡、地地基处理理、基础础病害工工程防治治等所涉涉及的技技术规范范和标准准均可 HYPERLINK / 参参考使用用，如建建筑地基基基础工工程施工工质量验验收规范范(GGB5002022-20002)； = 3 * GB3 各类水利利水电工工程的土土石方、地地基与基基础和岩岩土工程程所涉及及的技术术规范和和标准均均可参考考使用，如如水电电水利工工程预应应力锚索索施工规规范(DL/T50083-20004)； = 4 * GB3 各类 HYPERLINK /Traffic/ 交通通建设

29、中中所涉及及的边坡坡、滑坡坡、危岩岩、塌陷陷和沉降降等工程程防治的的相关技技术标准准和规范范，如公公路隧道道施工技技术规范范)(JTJJ0422-944)。2.2.22地质灾灾害防治治工程防防治措施施 = 1 * GB3 做好防治治工程设设计地质灾害防防治工程程设计，必必须根据据崩塌、滑滑坡、不不稳定斜斜坡的成成因机制制、运动动模式、易易发性及及防治目目标制定定。首先先根据致致灾的成成因确定定主要防防治途径径；根据据灾害的的易发程程度、防防治目标标确定防防治工程程的强度度和工程程量。 = 2 * GB3 地质灾害害防治工工程的主主要工程程措施根据地质灾灾害防治治工程勘勘查设计计现行行行业规范范

30、，三三峡库区区地质灾灾害防治治工程质质量检验验评定标标准等等技术标标准及资资料分析析，国内内防治地地质灾害害的主要要工程类类型有：排(截)水工程程、支(拦)挡工程程、加固固工程、护护坡工程程、减载载与压脚脚工程及及搬迁和和避让等等。 = 3 * GB3 地质灾害害防治措措施总体来说措措施有以以下几点点： = 1 * roman i工程防治治措施工程防治措措施是防防治地质质灾害的的重要组组成部分分，工程程防治措措施的适适用条件件及方式式：大多多数房后后切坡造造成的小小型土质质滑坡，选选用滑坡坡后缘地地表排水水、前缘缘支挡或或削方减减载护坡坡等工程程措施较较为适应应；对于于中型以以上滑坡坡，应根根

31、据工程程地质勘勘察资料料选择工工程防治治措施。 = 2 * roman ii生物防防治措施施生物防治措措施是指指植树造造林，种种草护坡坡及合理理耕牧。它它具有应应用范围围广、投投资省，能能促进生生态平衡衡，改善善 HYPERLINK /lixue/ 自然环境境条件，防防治作用用持续时时间长的的特点，需需较长时时间才能能发挥其其效益。根据调查区区地质灾灾害特点点和自然然 HYPERLINK /Economic/ 经济条件件，泥石石流区，地地面塌陷陷区及水水土流失失区应采采取封山山育林，退退耕还林林等防治治措施，减减少地质质灾害的的发生和和经济损损失。 = 3 * roman iii避让让措施首先

32、考虑雨雨天避让让措施。对对灾害隐隐患点和和变形斜斜坡，采采取雨天天临时避避让措施施，各镇镇在防灾灾预案的的基础上上编制安安全转移移预案，雨雨天对受受威胁户户一一作作转移地地点安排排。应根根据就近近原则、转转移地(接受户户)不受地地质灾害害或其它它灾害威威胁的原原则进行行操作。再再次为搬搬迁避让让措施。对对一些危危险性大大、危害害性严重重的地质质灾害，防防治费用用超过搬搬迁费用用或再建建房仍然然受地质质灾害威威胁的，采采用搬迁迁避让措措施。调调查区需需搬迁避避让或已已搬迁的的灾点。针对几种我我国常见见地质灾灾害类别别的防治治措施2.2.33滑坡预预防 = 1 * GB3 避开已存存在的新新老滑坡

33、坡 = 2 * GB3 防止古老老滑坡复复活 = 1 * roman i不在滑坡坡上方作作填方加加载，不不在其抗抗滑段作作挖方削削弱支撑撑力 = 2 * roman ii不在滑滑坡体上上设易渗渗水建筑筑物 = 3 * roman iii严格格管理生生产生活活用水不不使其渗渗入滑体体 = 4 * roman iv设置必必要的防防滑措施施 = 5 * roman v有条件时时改水田田为旱田田 = 3 * GB3 防止已变变形滑坡坡大滑动动造成灾灾害 = 1 * roman i停止施工工，加强强监测，防防止灾害害 = 2 * roman ii加强地地表排水水，夯填填地表裂裂缝 = 3 * roman

34、 iii局部部减重，前前缘反压压和排地地下水常常是有效效措施 = 4 * GB3 防止易滑滑坡地段段发生滑滑坡 = 1 * roman i高边坡地地质资料料的勘察察分析，地地层岩性性，坡体体结构，易易滑坡地地层及其其分布位位置和性性状，地地下水分分布及出出露位置置 = 2 * roman ii可能发发生的变变形类型型和规律律分析 = 3 * roman iii合理理的坡形形、坡率率、坡高高及加固固措施设设计 = 4 * roman iv科学的的施工方方法和顺顺序2.2.44泥石流流的预防防泥石流对铁铁路、公公路和航航道、农农田、矿矿山的危危害严重重，泥石石流形成成的条件件要有陡陡峭的，便便于集

35、水水、堆积积物的地地形地貌貌，丰富富的松散散物质，短短时间内内有大量量水源。基基于以上上特征防防治措施施有 = 1 * GB3 生物措施施：恢复复地表植植被，迟迟滞洪水水，避免免地表侵侵蚀 = 2 * GB3 工程措施施：蓄水水引水，支支挡，拦拦挡泥石石流，排排导工程程，储淤淤工程2.2.55崩塌的的预防：遮挡、拦拦截支挡挡、护坡坡、护墙墙、镶补补沟缝、削削坡、排排水2.3地质质灾害防防治新技技术（三三维地质质成像技技术）地质工程复复杂地质质体中的的各种地地质信息息，可以以通过野野外勘探探实测或或监测仪仪器记录录获得，但但一般都都是散乱乱数据，工工程地质质工作者者很难对对其在工工程岩土土体中的

36、的分布规规律有一一个整体体和直观观的把握握。各种种地质信信息，包包括地形形、地下下水位、地地层界面面、断层层、节理理、风化化带分布布、侵入入体及各各种地球球物理、地地球化学学、岩土土体的物物理力学学参数或或数据等等值面(线)等，都都可以看看作是三三维空间间中的函函数，利利用各种种野外实实测资料料分别建建立相应应的曲面面拟合函函数，进进而利用用计算机机建立三三维地质质模型，达达到直观观地表达达地质信信息在工工程岩土土体中的的分布规规律、提提高对地地质规律律的认识识、指导导地质工工程项目目的勘测测施工及及监测的的目的。现现有的地地理信息息系统(GISS)主要要表达二二维地表表地物的的图形和和属性信

37、信息，要要扩展到到真三维维包含地地下地质质结构的的地质信信息系统统还有差差距。一一个大型型地质工工程项目目从可行行性研究究阶段、初初步设计计阶段到到详细设设计阶段段，乃至至到工程程运行期期的管理理与监测测，建设设周期长长，往往往积累了了大量的的地质资资料，用用三维模模型图形形图像来来表达、解解释和管管理如此此庞大的的资料比比光靠数数据库和和图表图图纸等常常规手段段来得有有效得多多。建立立地质工工程复杂杂地质体体的三维维模型，处处理岩层层界面与与结构面面组合关关系，逼逼真反映映地下地地质结构构全貌，将将为地质质工程工工作者分分析研究究工程地地质现象象和发现现掌握岩岩土体结结构规律律提供一一种崭新

38、新的研究究手段和和研究方方法。2.3.11国内外外研究与与开发现现状加拿大阿波波罗科技技集团公公司开发发的MiicrooLYNNX三维维地质建建模与分分析软件件系统，通通过对离离散点采采样、钻钻探采样样和探槽槽采样等等空间数数据的处处理，产产生Seectiion（剖剖面）模模型、VVoluume（体体）模型型、Poolyggon（多多边形）模模型、BBlocck（块块）模型型、Grrid（层层状）模模型和Surrfacce（面面）模型型。利用用Secctioon模型型计算矿矿藏储量量、构造造复杂地地质体、矿矿井、巷巷道等地地面和地地下采矿矿建筑设设施。利利用Voolumme模型型对地质质体进行

39、行任意方方向切割割，从而而表达任任意复杂杂程度的的地质体体。Poolyggon模模型可直直接由采采样点数数据生成成，Bllockk模型用用于确定定矿藏分分布和等等级变化化。而GGemccom Sofftwaare 桌面系系统集成成了开放放数据库库、多种种应用程程序、无无线技术术和网络络商业化化智能系系统，为为用户提提供高级级的决策策支持手手段，能能够规划划、管理理和监督督采矿生生产，减减少采矿矿风险和和降低成成本，是是新一代代采矿工工程企业业级解决决方案。Gemcom软件通过钻孔、点、多边形等数据，利用大量实用的图形编辑和生成工具，显示钻孔孔位分布，运用不规则三角网建立Surface(表面)和

40、Solid(实体)模型，运用多义线圈闭岩层和矿体边界进行储量和品位分析，提供了交互操作功能并允许用户根据自己的经验和专家知识勾画地质模型，实现任意剖面切割任意角度观察和实体与实体或实体与表面的交切与布尔运算等。在国内TIITANN三维建建模软件件是由北北京东方方泰坦科科技有限限公司开开发的TTITAAN地学学综合信信息系统统中的一一个组件件，是基基于框架架建模的的思想研研制开发发而成的的，利用用平行或或基本平平行的剖剖面数据据建立起起三维空空间任意意复杂形形状物体体的真三三维实体体模型。TITAN三维建模软件的组成部分有： = 1 * GB3 剖面数据处理模块，建立剖面数据，为建立三维实体模型

41、提供由一系列平行的剖面组成的框架数据，数据剖面由多边形、环和点元素组成； = 2 * GB3 对应关系处理模块，建立剖面之间、多边形之间、环之间和点之间的对应关系，为建立三维实体模型提供剖面间的一一对应关系，从而建立建模元素之间在三维空间中的联系； = 3 * GB3 模型处理模块，建立实体模型，用剖面数据和剖面间的对应关系建立起三维实体模型，并且可以对模型进行任意切割、计算面积和体积的处理。此软件只是三维建模与图形处理的引擎，适用面广泛。2.3.22地质工工程复杂杂地质体体三维建建模和可可视化的的原理 = 1 * GB3 离散数据据的插值值与拟合合地质信息的的插值和和拟合函函数要根根据实际际

42、勘测数数据建立立，实测测数据越越丰富精精确，得得到的地地质模型型越能够够真实描描绘出这这些信息息的空间间分布规规律。对对于不同同的地质质信息，需需采用不不同的拟拟合函数数。地表表地形测测量数据据(X坐标标、Y坐标和和地表高高程Z)、地下下水位埋埋深测量量信息(地下水水位测点点地表XX坐标、YY坐标和和水位埋埋深h)等的曲曲面图形形生成可可归结为为双自变变量离散散数据的的插值和和拟合。空空间曲面面插值函函数有以以下构造造方法，如如与距离离成反比比的加权权方法(Sheeparrd 方方法)，径向向基函数数插值法法(Mulltiqquaddricc方法)4，平面面弹性理理论插值值法 5等等，它们们同

43、样适适用于单单个连续续地层界界面、地地球物理理勘探数数据、地地球化学学勘探数数据以及及岩土体体物理力力学参数数在地质质体空间间的分布布。图4 通过过离散数数据的径径向基函函数插值值法绘制制的地表表曲面。 = 2 * GB3 三维数据据结构地质工程地地质体一一般是不不规则形形体，在在计算机机图形学学中曲线线和曲面面总是分分别通过过很多微微小直线线段和微微小三角角面逼近近，来模模拟地层层岩性界界线和岩岩层曲面面，即岩岩层界面面（地表表曲线、地地下水位位面等地地质层面面界线）和和岩层曲曲面都分分别是许许多微小小直线段段和微小小三角面面的集合合。这就就要求必必须具备备有效的的分层的的三维数数据结构构，

44、比如如地质工工程地质质体空间间中的点点由三位位坐标分分量表示示，微小小直线段段由其两两个端点点组成，地地质层面面界线由由所有属属于该边边界的微微小直线线段组成成，而岩岩层曲面面由微小小三角面面组成。有有效的三三维数据据结构能能够确保保人机交交互和查查询的实实现。 = 3 * GB3 曲面求交交地质体中存存在大量量各种层层面，包包括地表表、地下下水位面面、地层层层面等等，当出出现地层层不整合合、地层层尖灭和和地下水水出露于于河谷地地表等情情形时，就就自然会会遇到曲曲面间求求交的问问题；地地质体三三维模型型的上部部边界是是地表曲曲面，通通过数学学方法拟拟合出的的岩层面面或地下下水位面面不应超超出地

45、表表曲面，即即超出部部分不应应显示。同同样的，当当显示多多层地层层时，下下面的每每一岩层层应以其其上一岩岩层为边边界。因因此，为为了可视视化地层层界面必必须要解解决地层层面与地地表或其其他地层层面的求求交问题题。另一一方面，在在剖面图图成图时时，地质质界线的的绘制是是通过显显示剖面面(平面)与各种种地质界界面(曲面)求交所所得出的的交线。因因此曲面面求交包包括地质质界面之之间的相相交和地地质界面面与剖面面的相交交两类问问题。 = 4 * GB3 三维拓扑扑结构分分析从地质学角角度看，拓拓扑是地地质对象象间关系系的表格格，拓扑扑表存储储层位间间上覆、下伏和交切等的地层学关系及地质空间位置关系。拓

46、扑也可视为允许这些地质关系合理储存的数据结构。例如，考虑多层地层，上一个岩层的底面和与其相邻的下一个岩层的顶面是上下岩层这两个实体的公共部分或共享边界，它们之间的拓扑关系就是相邻和同一的关系，在存储数据时只存储上一个岩层的底面或其相邻的下一个岩层的顶面，即相邻岩层的边界曲面可以存为一个地层曲面，大大减少数据存储量。评价地质模型系统的优缺点往往决定于描述地质对象所的拓扑结6。 = 5 * GB3 可视化技技术地质工程复复杂地质质体可视视化是利利用计算算机技术术将工程程勘测获获得的数数据转换换为形象象直观便便于进行行交互分分析的地地下地质质结构空空间形态态的立体体图和剖剖面图形形，其基基础是工工程

47、数据据和测量量数据的的可视化化。利用用可视化化技术可可以从庞庞大的勘勘测数据据中构造造出对于于边坡稳稳定性和和地下硐硐室变形形破坏等等起关键键作用的的岩层和和结构面面，并显显示其范范围、走走向和相相互交切切关系，帮帮助工程程地质人人员对原原始数据据做出正正确解释释，继而而为工程程地质分分析提供供决策支支持。图图6是通过过离散地地表地形形测量数数据的插插值计算算并用不不同颜色色表达高高程的差差异达到到山峦起起伏和河河流侵蚀蚀切割山山地形成成河谷的的状态的的可视化化7。图5 山峦峦起伏和和河流侵侵蚀切割割山地形形成河谷谷的状态态的可视视化。2.3.33复杂地地质体三三维建模模与可视视化技术术的初步

48、步开发与与应用 = 1 * roman i工程勘测测空间数数据库管管理工程勘测空空间数据据库在收收集整理理现场勘勘测数据据后录入入各分项项数据表表，这些些数据表表不仅包包括地质质信息的的位置数数据，更更重要的的是提供供属性数数据。以以地层岩岩性数据据表为例例，要求求录入钻钻孔编号号、岩层层起始深深度、岩岩层终止止深度、层层厚、岩岩性（地地层名称称）、地地层代码码（地层层年代）、岩岩层走向向、岩层层倾向、岩岩层倾角角、接触触关系、地地质描述述等数据据。随着着工程勘勘测的进进展，能能够方便便地修改改补充和和管理勘勘测数据据。 = 2 * roman ii三维地地质立体体图利用向家坝坝某坝址址区工程程勘测数数据，建建立了坝坝址区右右岸三维维立体地地质图。该该坝址区区自上而而下地层层岩性组组合为：第四系系崩坡积物物，侏罗罗系泥岩岩、粉砂砂质泥岩岩、泥质质粉砂岩岩，三叠叠系上统统厚至巨巨厚层状状细至中中粒砂岩岩，三叠叠系上统统薄至中中厚层状状粉细纱纱岩、粉粉砂岩，三叠系上统中厚至厚层状中粗砂岩。通过有限的工程勘测数据得出的立体图，能够较好地满足工程地质的精度。图6向家坝坝某坝址址区右岸岸三维地地质图2.3.44三维地地质成像像技术的的意义建立地质工工程复杂杂地质体体的三维维模型与与可视化化研究，对对于岩土土体