基于水平集的复杂三维地层模型建模及在地下工程中的应用研究

作     者：夏艳华 白世伟 XIA Yan-hua;BAI Shi-wei

作者机构：安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2012年第33卷第5期

页      面：1445-1450页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 070104[理学-应用数学] 0813[工学-建筑学] 0901[农学-作物学] 0814[工学-土木工程] 0701[理学-数学] 

主　　题：三维地层建模 地质界面 水平集 Marching cube算法 NMTINF-BR模型 

摘      要：由于地质体存在断层、尖灭、出露等复杂地质现象,在三维地层建模时,为了表达这些现象,无论是面模型还是体模型或混合模型,都存在空间分割或曲面求交线的问题。由于地质体拓扑关系的复杂性、数据误差以及计算机精度问题,使得这些模型在实际建模过程中常常失效。运用水平集理论可以有效解决这一问题,水平集用隐函数表达曲面(或超曲面),可以实现复杂地质体的表达及并、交、差等拓扑运算。在三维地层建模中,插值生成各种地质界面后,用水平集表达这些地质界面,利用水平理论完成各种复杂的拓扑操作,建立以水平集表达的三维地层模型。在此基础上,插入水平集表达的各种工程活动界面,利用水平集理论进行拓扑操作,可构建各种工程活动后的地层模型。再利用Marching cube算法抽取各种地质界面或工程活动界面,构建可用于实时可视化或用于工程评估(如有限元计算)等的NMTINF-BR地层模型或工程活动后的NMTINF-BR地层模型。