GOCAD軟件在溪洛渡工程勘探平硐封堵排查中的應(yīng)用

黃嘯鷹,李攀峰,陳　奎

(中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都　610072)

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GOCAD軟件在溪洛渡工程勘探平硐封堵排查中的應(yīng)用

黃嘯鷹,李攀峰,陳奎

(中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都610072)

基于GOCAD平臺(tái)構(gòu)建了溪洛渡工程樞紐區(qū)勘探平硐和防滲帷幕的三維模型，直觀地實(shí)現(xiàn)了勘探平硐封堵排查；同時(shí)還基于GOCAD的script語句結(jié)構(gòu)，運(yùn)用Excel Vba編寫了批處理宏，實(shí)現(xiàn)了平硐封堵建模的批處理，大大提高了建模效率。

GOCAD；溪洛渡工程；勘探平硐；封堵

0　前　　言

為了查明溪洛渡工程區(qū)的基本地質(zhì)條件，為工程設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)基礎(chǔ)資料，前期勘探階段，在工程樞紐區(qū)先后完成了143個(gè)勘探平硐，累計(jì)洞長達(dá)19 122.24 m。在低高程河床壩基、地下廠區(qū)等重要工程部位，勘探平硐尤其集中。根據(jù)工程需要，大部分位于庫水位以下的勘探平硐需要封堵，以避免蓄水后對(duì)大壩、廠房等工程運(yùn)用產(chǎn)生影響。

目前工程實(shí)踐中常用的二維CAD圖件，將空間為題采用平面表達(dá)，直觀性差，尤其是在空間相對(duì)關(guān)系分析方面具有一定的不足。為此，本文嘗試采用構(gòu)建三維模型來直觀地實(shí)現(xiàn)溪洛渡工程樞紐區(qū)勘探平硐封堵排查，并試圖解決快速批量建模問題。

1　平硐封堵建模

1.1建模軟件簡介[1]

GOCAD軟件最早由法國Nancy大學(xué)開發(fā)，主要針對(duì)地質(zhì)、地球物理和油藏工程的計(jì)算機(jī)三維模擬和輔助設(shè)計(jì)。從最初的簡單構(gòu)造建模，發(fā)展到今天復(fù)雜構(gòu)造建模、復(fù)雜三維模型網(wǎng)格剖分、巖石物理屬性模型等，GOCAD始終處于半智能化建模的最高水平。GOCAD采用了Mallet教授提出的離散光滑插值(DSI)技術(shù)和適應(yīng)能力很強(qiáng)的三角剖分和四面體剖分技術(shù)，這些技術(shù)組合實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間地質(zhì)對(duì)象進(jìn)行三維分析的功能。它既可以進(jìn)行表面建模，又可以進(jìn)行實(shí)體建模；既可以設(shè)計(jì)空間幾何對(duì)象，也可以表現(xiàn)空間屬性分布。在地質(zhì)工程、地球物理勘探、礦業(yè)開發(fā)、水利工程中應(yīng)用較廣泛。

GOCAD不僅是用來構(gòu)造三維地質(zhì)模型、地球物理模型和儲(chǔ)層模型的軟件系統(tǒng)，同時(shí)也是一個(gè)很方便的開發(fā)平臺(tái)，為開發(fā)出用戶交互式的應(yīng)用程序提供了一些特殊的支持。

1.2批處理建模方法

基于GOCAD平臺(tái)，根據(jù)其script語句結(jié)構(gòu)用Excel Vba編寫了批處理宏，實(shí)現(xiàn)了平硐封堵的批處理，大大提高了建模效率。具體處理方法如下：

1.2.1GOCAD軟件script語句結(jié)構(gòu)

(1)根據(jù)兩點(diǎn)坐標(biāo)建立直線模型。script語句結(jié)構(gòu)：gocad pline_create_from_points closed false points "-1 5 0 1 5 0" name ccc coordinate_system_name Std

其中：端點(diǎn)坐標(biāo)分別為(-1,5,0)和(1,5,0)，直線的名稱為“ccc”。通過修改直線端點(diǎn)坐標(biāo)和名稱，就可構(gòu)建出相應(yīng)的直線模型。

(2)根據(jù)直線與延伸方向構(gòu)建平面。script語句結(jié)構(gòu)：gocad tsurf_create_from_tube name sss curves ccc expansion 0. 0. 1000. select_number_of_levels False number_of_levels 1 seal_ends false two_ways false dissociate_vertices true

其中：sss為新構(gòu)建面的名稱，ccc為構(gòu)建面所依據(jù)的直線，(0,0,1000)為延伸向量。通過修改這些參數(shù)，就可構(gòu)建出相應(yīng)的平面模型。

(3)根據(jù)與平面相交將直線分段。script語句結(jié)構(gòu)：gocad on PLine ccc111 break_at_surface_intersection surface sss split true

其中：ccc111為所需分段的直線，sss為相交平面。通過修改這些參數(shù)，就可方便地實(shí)現(xiàn)指定直線分段。

1.2.2Excel Vba批處理宏

運(yùn)用Excel Vba編寫了批處理宏[2]，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)根據(jù)設(shè)計(jì)專業(yè)提供的封堵點(diǎn)坐標(biāo)—以該點(diǎn)坐標(biāo)為基點(diǎn)，以一定角度(默認(rèn)為60°，若與平硐軸線接近平行時(shí)，需調(diào)整該角度值)向兩側(cè)各延伸一定長度(默認(rèn)為5)，可以得到位于平面內(nèi)的輔助線，以該輔助線為基線，向上延伸坐鉛垂面可得到與平硐軸線的交點(diǎn)，該交點(diǎn)就是平硐封堵段的一個(gè)端點(diǎn)；重復(fù)上述操作，可求得平硐封堵的全部端點(diǎn)或轉(zhuǎn)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)設(shè)計(jì)專業(yè)提供的二維坐標(biāo)，確定出封堵段的空間位置。

(2)根據(jù)封堵段的坐標(biāo)信息，寫出相應(yīng)的GOCAD可直接調(diào)用的script文本文件(PDFD.txt)。

Excel Vba批處理宏的具體代碼如下：

Sub pdfd()

平硐封堵段三維建模前處理宏

Dim No_pd As String

Dim Name_fd As String

Dim X, Y, Z, X1, X2, Y1, Y2 As Double

Dim DX, DY, DZ As Double

Dim Ang As Double

Dim Length As Double

Dim C_name, S_name As String

Dim Sht As Variant

Set Sht = ThisWorkbook.ActiveSheet

Dim I As Integer

Dim FLN As String, FN As Integer

FLN = ThisWorkbook.Path + "” + "PDFD.txt"

FN = FreeFile()

Open FLN For Output As FN

Ang = 60

Length = 5

I = 2

10If Sht.Cells(I, 1).Value <> "" Then

X = Sht.Cells(I, 3).Value

Y = Sht.Cells(I, 4).Value

Z = 0

X1 = X - Length * Cos(Ang / 180 * 3.14159265)

X2 = X + Length * Cos(Ang / 180 * 3.14159265)

Y1 = Y - Length * Sin(Ang / 180 * 3.14159265)

Y2 = Y + Length * Sin(Ang / 180 * 3.14159265)

C_name = "C_" & Sht.Cells(I, 1).Value & "_" & Sht.Cells(I, 2).Value

S_name = "S_" & Sht.Cells(I, 1).Value & "_" & Sht.Cells(I, 2).Value

No_pd = Sht.Cells(I, 1).Value

Print #FN, "gocad pline_create_from_points closed false points "; """" & X1 & " " & Y1 & " " & Z & " " & X2 &" " & Y2 & " " & Z & """" & " name " & C_name & " coordinate_system_name Std"

Print #FN, "gocad tsurf_create_from_tube name " & S_name & " curves " & C_name & " expansion 0. 0. 1000. select_number_of_levels False number_of_levels 1 seal_ends false two_ways false dissociate_vertices true"

Print #FN, "gocad on " & No_pd & " break_at_surface_intersection surface " & S_name & " split true"

I = I + 1

GoTo 10

End If

Close #FN

End Sub

1.2.3快速建模

在Excel軟件中打開平硐封堵設(shè)計(jì)坐標(biāo)文件，運(yùn)行批處理宏，可得到全部平硐封堵段的三維數(shù)據(jù)文件PDFD.txt；在GOCAD軟件中直接導(dǎo)入，即可方便地建立平硐封堵三維模型(見圖1)。

1.3建模成果

運(yùn)用上述方法，建立了溪洛渡樞紐區(qū)勘探平硐封堵三維模型(見圖2)，為了分析方便，同時(shí)還構(gòu)建了大壩、防滲帷幕三維模型。

圖1　平硐封堵段設(shè)計(jì)坐標(biāo)及三維建模文件

圖2　平硐封堵三維模型

2　平硐封堵分析

借助三維模型，可直觀地表達(dá)出勘探平硐封堵段與防滲帷幕等之間的相對(duì)空間關(guān)系，便于理清封堵段與防滲帷幕之間的空間關(guān)系，查詢是否發(fā)生漏堵、錯(cuò)堵等不該發(fā)生的問題。

經(jīng)過GOCAD三維模型分析，溪洛渡工程樞紐區(qū)勘探平硐已按要求進(jìn)行了封堵設(shè)計(jì)，尤其是穿防滲帷幕的勘探平硐(見圖3、4)全部進(jìn)行了封堵設(shè)計(jì)。

3　基本認(rèn)識(shí)

利用三維模型開展了勘探平洞封堵清理工作。

圖3左岸平硐封堵圖4右岸平硐封堵

依據(jù)探洞封堵和防滲帷幕設(shè)計(jì)資料，建立三維模型，與前期勘探布置進(jìn)行詳細(xì)比對(duì)，把多專業(yè)相關(guān)信息通過三維模型集成起來，準(zhǔn)確、快速、直觀地進(jìn)行空間分析，解決了探洞封堵排查難題。

三維設(shè)計(jì)能夠集成各類信息，具有豐富、精準(zhǔn)、高效、直觀等優(yōu)勢(shì)，對(duì)解決綜合性空間問題、多專業(yè)協(xié)同問題具有明顯優(yōu)勢(shì)，有利于設(shè)計(jì)判斷和決策。

[1]中國水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.工程地質(zhì)三維設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用可研報(bào)告[R]，2009.

[2]張強(qiáng)，劉飚. Excel 2007與VBA編程從入門到精通[M].電子工業(yè)出版社，2008.

2016-03-07

黃嘯鷹(1976-)，男，貴州銅仁人，高級(jí)工程師,從事水利水電工程地質(zhì)勘測(cè)設(shè)計(jì)工作。

TP391.41

B

1003-9805(2016)03-0091-03