分析水电工程施工图阶段地质三维建模及分析

'水力发电第4O卷第8期2014年8月水电工程袍工图阶段地质●■●_■■-■0一_r维建模及分析廖卓，王国光，周春宏，单治钢，。(1．浙江华东建设工程有限公司，浙江杭州310030；2．中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州310014；3．浙江省工程数字化技术研究中心，浙江杭州I310014)摘要：水电工程施工图阶段地质工作点多、面广且地质信息量庞大，开展地质三维建模工作，有利于高质量完成施工期地质资料的收集和分析。为下一步采取工程处理措施提供可用依据。锦屏二级水电站是首个应用该系统开展施工图阶段地质三维建模的工程，建模过程中遇到组织管理、地质建模技术、软件应用及跨部门合作等方面问题，重点介绍其组织管理、地质建模技术两方面问题及其解决措施。在完成地质三维模型并开展相关地质分析、复核主要工程地质问题的同时，切实推进了地质三维系统(GeoStation)的功能开发和完善。关键词：三维建模；地质分析；地质三维系统；施工图阶段；水电工程3DGeologicalModelingandAnalysisduringDetailedDesignPhaseofHydropowerEngineeringLIAOZhuo，WANGGuoguang，ZHOUChunhong。，SHANZhigang(1．EastChinaConstructionEngineeringCorporationofZhejiang，Hangzhou310030，Zhejiang，China；2．PowerChinaHuadongEngineeringCorporation，Hangzhou310014，Zhejiang，China；3．ZhejiangEngineeringDigitalResearchCenter，Hangzhou310014，Zhejiang，China)AbstractDuringdetaileddesignphaseofhydropowerengineering,the3Dgeologicalmodelingisconducivetoachievehigh—qualitygeologicaldatacollectionandanalysisandprovidebasisforfollowingengineeringtreatmentmeasuresbecauseofhugeamountsofgeologicalinformation．Thegeological3Dsystem(GeoStation)isfirstlyappliedinthedetaileddesignphaseofJinpingIIHydropowerStation,inwhich,theproblemsoforganizationalmanagement,geologicalmodelingtechnology，softwareapplicationandcross-professionalcooperationareencountered．Thetwoproblemsoforganizationalmanagementandgeologicalmodelingtechnologyandthesolutionsareintroducedherein．Thecompletionofgeological3DmodelingandtheapplicationingeologicalanalysesandmaingeologicalproblemreviewhaspromotedthedevelopmentandimprovementofGeoStation．KeyWords：3Dmodeling；geologicalanalysis；geological3Dsystem；detaileddesignphase；hydropowerengineering中图分类号：P642；TP39文献标识码：A文章编号：0559—9342(20l4)O8—0090—05息量庞大，开展地质三维建模工作．有利于高质量0引言完成施工期地质资料的收集和分析，为下一步采取水电水利T程枢纽通常建设于地形地质条件复工程处理措施提供可用依据。本文以锦屏二级水电杂的河谷中，传统的二维地质设计方法很难直观、站为依托。首个应用地质三维系统(GeoStation)准确地表现复杂的地质情况，尤其是西部大型水电开展施工图阶段地质三维建模，该工程具有复杂的程。地质作为基础专业采用三维设计手段不仅可地下洞室群．相对分散的枢纽布置．丰富而翔实的以有效消除二维设计存在的缺陷，还可以显著提高工程地质勘察成果质量和工程设计工作效率，缩短收稿日期：2014—06—23工程设计周期，节约工程建设成本。作者简介：廖卓(1981一)，男，湖南岳阳人，T程师，主要从施工图阶段地质工作点多、面广且各种地质信事水电站地下工程、工程地质T作．函疆crPoerVo1．40No．8 ，雪旱，习=：，J＼J一仕小J—II双儿二二二臣炷俣，x基础地质资料，为地质维系统的开发和应用提供1072个、地质实体143个。了真实的载体该项目建立了包括闸址区、进水口、1．3地质三维系统(GeoStation)引水线路：、厂址区在内的4个模型和1个丁程地地质三维系统(GeoStation)是华东勘测设计研质数据库。究院数字工程中心依托美国Bentley软件平独立研制开发的一个i维地质设计系统，其主要目的是建1施工图阶段地质三维建模背景立维地质实体，可以在维实体模型的基础上进1．1锦屏二级水电站工程地质概况行各种三维分析主要内容包括：文件管理、流程锦屏二级水电站引水系统主要包括4条平行布管理、数据采集、制图标准、维编辑、模型创建、置的引水隧洞(平均洞线长度约I6．7km)，还有A、模型分析、文字和符号标注、工程计算、_[程查询B2条辅助洞和1条施工排水洞，共7条横穿锦屏山和部分二维图的生成等。可以划分为j个子系统：的长隧洞I。锦屏二级水电站位于青藏高原向四川I盆数据管理子系统、辅助绘图子系统、分析计算与查地过渡的两级地貌阶梯带，全区呈高山峡谷地貌景询子系统。系统组成如图1所示。观。T程¨j露的主要地层主要为中生界迭系地层，包括盐塘组大理岩(T：)、白山组大理岩(T)、迭系I统砂板岩()、杂谷脑组大理岩()、迭系下统绿-?尼石片岩和变质中细砂岩(T)等。丁程区为锦屏复型向斜，核部为j迭系地层，复型向斜内次一级褶皱发育，岩层陡倾甚至倒转，开挖揭露的较大断构造有F、F、F等lJ1。图1地质三维系统(GeoStation)组成拦河闸坝河床覆盖层厚度一般在35～40m左右．最厚可达50．10m；存在缩变形及不均匀沉降、闸该系统的最大的特点是拥有数据管理功能，利基及闸肩渗漏、闸基渗透稳定、砂层液化等工程地用后台数据实现数据驱动的自动化建模，结合地质质问题。引水隧洞主要工程地质问题有岩溶与涌突动态解译和曲面拟合生成工具创建各种地质曲面水、高地应力引起的同岩破坏、软岩大变形等。(地层界面、地质构造面等)，并能实现二维图件1．2地质三维建模内容及要求(地质平、剖面图及钻孔柱状图等)自动编绘与动态(I)闸坝、进水口区1：1000；引水隧洞区更新121。(包括排水洞和辅助洞)1：25000；调压井、高压管2施工图阶段地质三维建模难点及解决措施道、厂房和尾水隧洞1：1000。合成模型1：25000。(2)T程范同内的钻孔、平洞、竖井、坑槽全2．1组织与管理部信息；闸坝基础、边坡地层及结构面，地下洞室地质维建模]_作主要包括两个方面内容：一地层及主要结构面、同岩类别，岩爆、塌方域，是要将地质资料录入数据库；二是要根据录入的数岩溶、}¨水点，取样、试验位置。据建立地质维模型。在施工详图阶段开展地质(3)建模l：作随丁程进展随时填加揭露的地质维建模丁作．不仅要将前期勘察阶段地质数据还要信息。将大量施工地质资料录入数据库。建模过程面临工(4)模型的校审要求在建模的过程中完成，并作量大．建模人员整体水平较低、建模周期长、人填写流程。员流动性大、与现场生产任务的相互干扰，以及跨(5)建模过程中对软件使用中存在的问题进行部门合作等一系列问题。为确保地质维建模任务收集和录按时、按量、按质完成，需要项目部的精心组织和完成的成果内容主要包括锦屏二级水电站施工管理：首先要统一思想、提高认识、提前规划，并图阶段闸址、进水口、引水线路区及厂址区4个做好员工的动员丁作．项目负责人在现场做好各项地质维模型及其合成模型，以及相应地质数据库。协调T作；其次，针对建模人员水平普遍偏低的问具体包括地质数据库中的勘探钻孔574个、平洞52题开展多期软件普及培训，同时重点培养几名主个(包括2条5km长探洞)、施T洞室263个(总要建模人员。全员参与，合理分配各项丁作任务，长约150km)，以及工程边坡、地质定义、勘探线、严格按照建模流程，在优先完成需要参与建模数据地质测绘点、r程照片及报告登记等数据：4个地的入库工作后，通过多种方法，重点完成这些数据质i维模型中建立了含地形面在内的各种地质界面的校审：最后，为了现场尽快完成i维模型开展对WaterPowerVoL40No．8团 地质点建模工具、洞室截面展示工具等，极大地方能开发和完善．具有较强的适应性。在建模过程中便了建模人员，提高了建模效率。从目前白鹤滩、积累的一些建模流程和经验方法具有进一步推广应仙居等几个工程施工地质模块应用情况来看，具有用价值。较强的适应性。参考文献：5结语[1]廖卓，等．T程地质『Rf．杭州：中国电建集团华东勘测设计研究水电工程施丁图阶段地质工作点多、面广且各院有限公司．2012．种地质信息量庞大．开展地质三维建模工作．有利[2]王国光．GeoStationSg质三维勘察设计系统开发建设⋯．华东工程技术，2012，122(4)：14一l8．于高质量完成水电工程施工期地质资料的收集和分[3]廖卓，等．锦屏二级水电站施工详图阶段地质维数字化成果说析，为下一步采取工程处理措施提供可用依据。以明书[M]．杭卅l：中国电建集团华东勘测没计研究院有限公司，锦屏二级水电站为依托，首个应用地质三维系统2013．(GeoStation)开展施工罔阶段地质三维建模，克服『4]徐震，王国光．GeoStation地质三维勘察设计系统中的模型自动更建模过程中遇到的施工组织管理、施工洞室及岩溶新方法[J]，华东丁程技术，2012，122(4)：l15—118．建模等问题，完成了锦屏二级水电站施工图阶段地[5]张翔，章程，徐蒯东，等．三维设计在龙开口水电站的应用lJ]．水质三维模型，并借助模型开展相关地质分析以复核力发电，2013，39(2)：43—46．工程主要工程问题．切实推进了地质三维系统的功(责任编辑陈萍)(上接第74页)(蜗壳层以下)的三维模型，使用表可直接供施工使用。该系统在多个水电工程建设ReStation系统对其进行j维配筋．再进行钢筋编号，中取得了良好的应用，表明ReStation系统的抽图技最后选取某剖面抽取钢筋图(见图6b)。从图6b可以术极大地提高了配筋设计及钢筋出图的质量和效看出，该钢筋冈正确、合理．配以钢筋表，可以达率，促进了工程结构的数字化维设计技术的发到施T图的要求，直接用于钢筋加工、施。展4结语参考文献：本文介绍了华东院自主研发的ReStation混凝土[1]SL191-2008水工混凝土结构设计规范[S]．维配筋设计系统的钢筋抽图技术，ReStation系统[2]钱玉森，陈立平，李战军，等．基于维配筋的水T结构钢筋罔自可以将==三维钢筋信息自动转换生成二维钢筋信息。动标注研究．计算机辅助设计与图形学学报，2001，13(1)：28—智能的从结构三维配筋模型中直接抽取某剖面的钢33．筋图并自动生成钢筋表．解决了钢筋二维图形的夸[3]张翔，章程，徐蒯东，等．三维设计在龙开口水电站的应用[J]．水力发电，2013，39(2)：43—46．张化表达、钢筋的自动标注、钢筋标注的一键调整及智能更新等关键技术．据此得到的钢筋图和钢筋(责任编辑王琪)广告目次中国水电工程顾问集团有限公司⋯⋯⋯⋯⋯封一北京华科同安监控技术有限公司⋯⋯⋯前插8、9郑州机械研究所⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯封二山西黄腾化工有限公司⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯前插l0基康仪器(北京)有限公司⋯⋯⋯⋯⋯⋯前插1挪曼尔特(上海)贸易有限公司⋯⋯⋯⋯前插11广州秀珀化工股份有限公司⋯⋯⋯⋯⋯⋯前插2北京奥技异电气技术研究所⋯⋯⋯⋯⋯⋯前插l2西安拓锐电气技术有限公司⋯⋯⋯⋯⋯⋯前插3中铁岩锋成都科技有限公司⋯⋯⋯⋯⋯⋯后插1北京中水科海利工程技术有限公司⋯⋯前插4、5上海冠龙阀门机械有限公司⋯⋯⋯⋯⋯⋯后插2深圳市国立智能电力科技有限公司⋯⋯⋯前插6杭州国电大坝安全工程有限公司⋯⋯⋯⋯⋯封三南京科明自动化设备有限公司⋯⋯⋯⋯⋯前插7北京木联能工程科技有限公司⋯⋯⋯⋯⋯⋯封底国曩W㈣rPomerVoL4oNo8'