大型复杂三维地质模型CAD/CAE数据转化方法研究

王国岗 陈亚鹏 赵文超 杨 光

随着BIM技术的不断推广，完全面向水利水电工程地质的三维地质建模系统应运而生，利用该类系统创建的三维地质模型能够完整表达与展示枢纽工程区的地质条件，但因地质模型的复杂性、数据结构不兼容等原因，无法将其直接转化为CAE计算模型。探索大型复杂三维地质模型转化为数值计算模型的快速实现方法，为边坡、大坝、隧洞等水工建筑物提供精确的三维地质模型，使数值计算的边界条件更符合工程实际，提高其变形分析与稳定分析的可靠性，为工程设计提供参考，对拓宽地质模型的应用深度与广度意义重大。

一、三维地质模型CAD/CAE的关键问题

1.三维地质模型概化

对于三维地质模型而言，寻找适于表达工程地质数据的三维数据结构是地质建模的基础工作。水利水电工程施工区往往地质构造复杂、数据类型多样、分析要求高，选择合适且实用的三维数据极为关键。根据三维数据的几何特征，其数据结构主要分为基于曲面表示的数据结构、体元表示的数据结构及两者的混合数据结构。能为CAD/CAE集成化分析所用的地质模型应为实体模型，且地质体由点、线、面、体通过相应的拓扑关系组合而成，即三维无缝地质模型适用于CAE软件。

水利水电工程所处地区一般在高山峡谷中，地质条件往往异常复杂，所建立的三维地质模型还原了实际的地质条件，不仅包含地形、覆盖层、风化卸荷等信息，还涉及地层尖灭或断层、褶皱、裂隙等不规则结构面。……