【摘要】：隨著“數(shù)字地球”、“數(shù)字中國(guó)”、“數(shù)字城市”等概念的提出和現(xiàn)代空間信息技術(shù)的飛速發(fā)展,巖土工程數(shù)字化已提上日程。國(guó)家住房與建設(shè)部“十二五”發(fā)展綱要中已明確要求,大型骨干地質(zhì)勘察單位必須建立三維地層信息系統(tǒng)。因此,以三維地質(zhì)建模為基礎(chǔ)的巖土工程信息化建設(shè)已成為當(dāng)前我國(guó)地學(xué)領(lǐng)域的迫切需求。開展地質(zhì)體和巖土工程對(duì)象的三維建模、可視化設(shè)計(jì)與空間分析研究,對(duì)于實(shí)現(xiàn)城市巖土工程的科學(xué)管理,提高巖土工程的信息化、智能化決策水平,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。本文在總結(jié)三維地質(zhì)建模國(guó)內(nèi)外研究和軟件現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,針對(duì)巖土工程開挖設(shè)計(jì)與可視分析需求開展研究,主要解決了以下問題：(1)基于理正軟件巖土工程數(shù)據(jù)庫,設(shè)計(jì)了巖土工程對(duì)象的數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(2)采用虛擬鉆孔技術(shù),提出并實(shí)現(xiàn)了距離與邊界約束下的工民建場(chǎng)地的塊狀地質(zhì)體及線性工程地質(zhì)體緩沖區(qū)建模方法。(3)基于三維地質(zhì)體與基坑體模型,引入布爾運(yùn)算思想,實(shí)現(xiàn)了二者的無縫集成,并基于集成模型設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基坑側(cè)面展開圖生成、挖后地質(zhì)體剖切、建筑物基底分析以及開挖土方量計(jì)算等一系列空間分析算法。(4)設(shè)計(jì)了一種比例可調(diào)的紋理映射技術(shù),實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)體和基坑開挖體的真實(shí)感可視化以及地層、土樣、標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)的可視化信息查詢。(5)采用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù),基于OpenGL圖形庫開發(fā)并集成了地質(zhì)體緩沖區(qū)建模、可視查詢與分析、基坑開挖與分析等軟件功能。經(jīng)過多個(gè)巖土工程實(shí)際項(xiàng)目的應(yīng)用和驗(yàn)證表明,本文提出的巖土工程建模與設(shè)計(jì)分析算法及開發(fā)的原型系統(tǒng)穩(wěn)定可行,具有一定的理論意義與工程應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

為理論指導(dǎo)，采用地理信息系統(tǒng)、三維空間構(gòu)模、空間數(shù)據(jù)庫、科學(xué)計(jì)算可視化、巖±逡逑工程勘察與設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)與編程等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)巖±工程場(chǎng)地的Ｈ維緩沖區(qū)逡逑建模與可視化、信息查詢與可視化、工程輔助設(shè)計(jì)與分析等實(shí)用功能，擬采取如圖１．１逡逑所示的技術(shù)路線：逡逑－５－逡逑

２．２沿中心線布置鉆孔的線性工程地辰體建模逡逑對(duì)于線性王程地質(zhì)體，并在其沿線左右一定距離處添加系列虛擬鉆化，使呈線性分逡逑的鉆化擴(kuò)充為呈Ｈ線帶狀分布。在擴(kuò)充數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)該注意Ｗ下兩點(diǎn)：１）離散點(diǎn)（虛擬逡逑扣）信息的來源；２）離散點(diǎn)（虛擬鉆孔）到目標(biāo)點(diǎn)（實(shí)際鉆孔）的有效距離。對(duì)于逡逑線性的鉆孔進(jìn)行數(shù)據(jù)擴(kuò)充主要有兩個(gè)步驟：逡逑（１）對(duì)己知的離散點(diǎn)進(jìn)行線性排列。采用最近距離搜索法，如圖３．１０所示：第一逡逑，確定c\索開始的起始點(diǎn)Ａ；第二步，從Ａ點(diǎn)開始計(jì)算其他點(diǎn)到Ａ點(diǎn)的距離，得到逡逑其最近的點(diǎn)Ｂ，然后再點(diǎn)為起始點(diǎn)，依此迭代，直到所有的點(diǎn)（鉆孔）都被搜索逡逑畢。逡逑ＺＣ１邐些邐ＺＣ３邐＾邐邐邋ＺＣ５逡逑＼邐——■＾依次按距離搜崇逡逑Ｃ邋鉆孔點(diǎn)邋）邐邐逡逑邐邐一逡逑圖３．邋１０按距離搜索鉆孔點(diǎn)逡逑
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU43

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本文編號(hào)：2520020