技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地質(zhì)測繪領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)雜斷層真三維建模方法。

背景技術(shù)

國內(nèi)外學(xué)者研究提出了一些斷層三維建模方法，如提出用一個或多個平面來擬合斷層面的“平面擬合法”；提出先分別構(gòu)出斷層面與地層面TIN面，然后處理兩者之間TIN面交合處的“局部法”；還有先不考慮斷層因素，而將斷層面兩側(cè)的煤層面看成是一個整體構(gòu)出TIN面，再構(gòu)出煤層TIN面和斷層TIN面交線的“整體法”。上述三種方法的不足在于：1)適用范圍有限，僅適用于單一斷層或簡單斷層系的模擬，不適用多斷層或復(fù)雜斷層系(如正、逆斷層的相互切割)的情況；2)沒有考慮斷層的厚度影響，雖然斷層厚度較小時可簡化為不規(guī)則的曲面，但斷層厚度較大時對地質(zhì)構(gòu)造及工程建設(shè)影響較大，其厚度是不能忽略的；3)斷層三維建模過程中未能運用交互技術(shù)來控制和修改中間結(jié)果，不能將地質(zhì)人員所掌握的其它斷層建模數(shù)據(jù)及相應(yīng)的專家知識融入到建模的工作流程中。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種巖柱體分區(qū)建模法(RPBP)，其相關(guān)定義如下：

定義1：廣義三棱柱(GTP)：是一種三維地質(zhì)構(gòu)模的數(shù)據(jù)模型，它由上、下不一定平行的兩個三角形和3個側(cè)面空間四邊形圍成，幾何要素包含結(jié)點、邊、頂?shù)酌嫒切巍?cè)面三角形、GTP。

定義2：巖柱體(rock?pillar?body，RPB)，設(shè)鉆孔口形成的地表面CD-TIN中的任一三角形為T_i，由構(gòu)成T_i的3個鉆孔點沿著鉆孔跡線向下擴(kuò)展到鉆孔的末端而形成一個柱體空間R_i，稱為巖柱體。巖柱體包含所有內(nèi)含在柱體空間范圍內(nèi)的地層、斷層、褶皺、工程體等自然或人工實體。

定義3：界限三角形，根據(jù)斷層三維建模的需要，巖柱體被鉆孔孔口形成的地表面CD-TIN中的三角形、相應(yīng)鉆孔的末端點所構(gòu)成的三角形、斷層面上三角形、褶皺軸面三角形等分成多個封閉區(qū)域，這些三角形在三維地質(zhì)建模中起到界限的作用，稱作界限三角形。

定義4：巖柱體分區(qū)建模法(RPBP)，巖體按照一定的規(guī)則被界限三角形分區(qū)成多個封閉的區(qū)域，然后對這些區(qū)域進(jìn)行建模，進(jìn)而完成整個建模區(qū)的建模，這種建模的方法稱為巖柱體分區(qū)建模法。

基于上述方法，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

運用RPBP法，將復(fù)雜斷層系轉(zhuǎn)化為多個簡單斷層系，然后采用構(gòu)建簡單斷層系模型的方法來實現(xiàn)復(fù)雜斷層系的三維建模。所謂簡單斷層系指受各次獨立構(gòu)造運動影響而形成的斷層組合，斷層間不存在相互切割與錯斷情況；復(fù)雜斷層系是指受多期相互影響的構(gòu)造運動而形成的斷層組合，斷層間存在相互切割和錯斷等復(fù)雜情況。其基本流程包括構(gòu)建地面CD-TIN、斷層類型判斷與斷層構(gòu)模優(yōu)先級排序、界限三角形生成、斷層模型的構(gòu)建及斷層模型的檢驗與交互編輯等主要步驟。

由于簡單斷層系中各斷層間不存在相互切割與錯斷關(guān)系，斷層的整個形狀較為完整，在構(gòu)建斷層模型時不必分先后順序構(gòu)建，斷層構(gòu)模優(yōu)先級排序號為1；復(fù)雜斷層系中的多條斷層在構(gòu)造運動上有先有后，后期地質(zhì)構(gòu)造運動形成的斷層切割先期形成的斷層。將復(fù)雜斷層系中各斷層按彼此間的切割關(guān)系排定斷層的三維建模的優(yōu)先級，然后根據(jù)所排定的優(yōu)先級在巖柱體內(nèi)構(gòu)建各自的斷層界限三角形。由于界限三角形發(fā)揮“界限”的作用，復(fù)雜斷層系被分區(qū)成多個簡單斷層系。各斷層分別被排定三維構(gòu)模的優(yōu)先級之后，即可構(gòu)建斷層界限三角形，其構(gòu)建步驟如下：

Step1：從地表面CD-TIN中任取一個三角形bTringle，設(shè)一個整型變量為type＝1(type為斷層構(gòu)模優(yōu)先級的順序號)；

Step2：把bTringle的界限三角形動態(tài)數(shù)組內(nèi)所有的界限三角形備份到另一個空的臨時動態(tài)數(shù)組limittrianglesgruop內(nèi)；

Step3：從界限三角形動態(tài)數(shù)組limittrianglesgruop中順序取兩個界限三角形T₁、T₂；

Step4：由T₁的3個頂點到T₂的3個相應(yīng)頂點，沿鉆孔搜索斷層三維建模優(yōu)先級序號等于type的斷層。若搜索到，則這3個相應(yīng)的斷層點構(gòu)成一個界限三角形，插入到bTringle的界限三角形組T₁、T₂之間；

Step5：重復(fù)Step3-Step4直到處理完bTringle中的所有界限三角形；

Step6：type＝type+1，重復(fù)Step1-Step5直到處理完所有的斷層三維建模的優(yōu)先級順序號；