基于鉆孔數(shù)據(jù)信息表的地質(zhì)信息生成與顯示

在基本建設項目的建設過程中，通常需要根據(jù)分散的地質(zhì)鉆孔信息獲得江蘇段或江蘇段的土層分布信息和土壤測試信息。在地質(zhì)勘察報告中，通常只提供幾個典型剖面的地質(zhì)剖面圖，供設計和施工人員使用任意位置信息的需求。此外，根據(jù)分散的鉆孔數(shù)據(jù)，設計和施工人員可能無法獲得更精確的任意點的地質(zhì)數(shù)據(jù)。例如，當樁的位置不在孔中時，當設計計算時，現(xiàn)在，當設計人員通常選擇最靠近者的鉆孔點數(shù)據(jù)作為該樁的地質(zhì)信息。這種方法允許設計人員在鉆孔距離大、孔距遠、孔間地質(zhì)條件變化大的情況下，根據(jù)這種方式，計算樁的距離是錯誤的。這項工作提出了一套綜合算法，通過將孔內(nèi)點三角形化，形成網(wǎng)格單元，計算單元地質(zhì)信息，并計算任意點的地質(zhì)信息。全面設計應在最常用的auto軟件平臺上實現(xiàn)一般位置和每個點的地質(zhì)橫截面信息的生成和顯示。1基本算法1組成及主要信息根據(jù)基礎工程計算機輔助設計、施工和地質(zhì)信息生成的需要,首先要建立鉆孔資料數(shù)據(jù)庫,主要由3個數(shù)據(jù)表組成:鉆孔數(shù)據(jù)信息表:記錄鉆孔編號、鉆孔平面坐標、孔口標高、地下水位標高等信息;鉆孔地質(zhì)柱狀表:記錄鉆孔編號、土層號、主層編號、亞層編號、土層名稱、土層厚度等信息;土層力學參數(shù)表:記錄主層編號、亞層編號、各土層力學參數(shù)等信息.2以時間和位置為起點的可充填三角形鉆孔點的三角化是將所有鉆孔點連接成互不重疊的三角形網(wǎng)絡.一般包含所有鉆孔點在內(nèi)的最小多邊形是簡單的凸多邊形.因此,可以用以下簡單算法快速將散開布置的鉆孔點相互連接成互不重疊的三角形網(wǎng)絡:步驟1:找出一條基邊首先找出y坐標最小的兩個鉆孔點P0、P1,統(tǒng)計在方向線及延長線的左側、右側和線上的鉆孔點數(shù).可用以下行列式的值RL判斷某點A相對于P0P1的位置:,如果RL>0則A點在P0P1的左側,如果RL<0則A點在P0P1的右側,RL=0則A點在P0P1或其延長線上.如果在P0P1左側未找到點而在右側有點,則P0和P1交換.此時形成了基邊P0P1,顯然它是包含所有鉆孔點在內(nèi)的最小凸多邊形的一條邊界邊.步驟2:在P0P1左側找一點A,使得該點到P0和P1兩個點的距離之和為最小,這樣構成一個初始三角形△AP0P1.以這個三角形新建立的兩條邊AP0、AP1為初始值建立一個可擴充邊表,儲存每條可擴充邊上對應的兩個鉆孔號.步驟3:以可擴充邊表內(nèi)的每一條可擴充邊為基邊重復步驟2,在其左側找點形成新的三角形和新的可擴充邊.在重復步驟2的過程中需對找到的新點和新生成的可擴充邊做以下檢查:由此新點得到的兩條新可擴充邊是否與可擴充邊表內(nèi)的記錄相重復,如果兩條都相重復則不生成這個三角形和可擴充邊;如果兩條都不重復則同時生成兩個可擴充邊和這個三角形;如果僅一條邊重復另一條邊不重復則不生成這個重復的可擴充邊,但生成這個三角形,同時還需在可擴充邊表中抹去這條重復的可擴充邊信息;然后更新本次可擴充邊表后又重新重復步驟3.最后隨著可擴充邊表內(nèi)的可擴充邊數(shù)動態(tài)調(diào)整到0,即找不到可擴充邊,則所有鉆孔點的三角形網(wǎng)絡生成完畢.3單元層頂標高和層厚以每個三角形網(wǎng)格為一個單元,由各單元3個角點(即鉆孔位置)的地質(zhì)鉆孔資料(鉆孔的每個土層信息按主層和亞層的分類方法編號),計算各單元下的地質(zhì)土層劃分情況,也就是從本三角形網(wǎng)格單元的開始層面往下尋找由3個點構成的各土層的交界面:步驟1:先找出單元內(nèi)3個角點鉆孔的最大分層數(shù),然后統(tǒng)計出3個孔的所有主層和亞層號,計算3個孔第一層的層頂標高和層厚.步驟2:比較3個孔的第一層,找到主層和亞層編號最小的孔K1,找到這個孔第1層層底標高Z1,然后K1孔本層分別與其余兩個孔K2、K3第1層比較,如果主亞層號與K1相同則記錄Z2或Z3為這兩個孔第1層的層底標高,同時標記此層為已劃分層,否則記錄Z2或Z3為這兩個孔第1層的層頂標高,同時仍然保持本層為未劃分層.這樣Z1、Z2、Z3形成了本三角形網(wǎng)格單元的第1個土層分層面.步驟3:比較3個孔的下一個未劃分層,首先判斷這3個孔目前各未劃分層是否已到本孔的底層.如果都未到底層則重復步驟2的算法,生成本三角形網(wǎng)格單元新的土層分層面.如果僅有一個孔已到底層的情況,則記錄該孔底標高為Z1,在另外兩個孔的該未劃分層找出主層和亞層最小者,記錄其本層的層底標高為Z2,較大者記錄其本層的層頂標高為Z3,如另外兩個孔該未劃分層的主亞層號相同,則記錄Z2、Z3均為本層的層頂標高;如果有兩個孔已到底層的情況,則記錄此兩孔底標高為Z1、Z2,剩余那個孔本層的層底標高為Z3;如果3個孔均已到底,則本三角形網(wǎng)格單元下的地質(zhì)土層劃分完畢.4sabc#sabd+sbcd對于在工程所處場地范圍內(nèi)或附近任一點(不在鉆孔點位)的地下土層分布信息,可以通過這一點附近的幾個鉆孔點位地下土層數(shù)據(jù)插值得到.步驟1:首先判斷點(x,y)坐標在哪一個三角形網(wǎng)格單元內(nèi).可以用以下方法:如果點D(x,y)在三角形內(nèi)(見圖1),則面積SABC=SACD+SABD+SBCD,否則SABC<SACD+SABD+SBCD步驟2:如果點(x,y)都不在所有三角形網(wǎng)格單元內(nèi),那么點(x,y)離哪個網(wǎng)格單元最近(以網(wǎng)格單元形心判斷)就用那個網(wǎng)格單元的地質(zhì)數(shù)據(jù).可以用圖2的方法判斷點(x,y)在三角形網(wǎng)格單元周邊的哪個區(qū)域,然后通過得到在三角形網(wǎng)格單元內(nèi)的點(x’,y’)(見圖2)代替(x,y)來計算土層信息.圖2中:K0=(y-y1)(x2-x1)-(y2-y1)(x-x1)K1=(y-y0)(x2-x0)-(y2-y0)(x-x0)K2=(y-y0)(x1-x0)-(y1-y0)(x-x0)步驟3:對于點(x,y)坐標在三角形網(wǎng)格單元內(nèi)的情況,以圖3中一個中間單元層為例,可以按以下公式計算點(x,y)坐標下的垂線分別與地層分界平面0和地層分界平面1的交點標高值Z0、Z1及在該點的兩平面高差ΔH,即點(x,y)坐標下該土層的厚度.根據(jù)以上方法就可以生成點(x,y)坐標下各地質(zhì)土層信息.5任意地質(zhì)剖面信息的生成通過以上得到的任意點位的地質(zhì)土層信息,參照各三角形網(wǎng)格單元下地質(zhì)土層信息的生成方法,找到地質(zhì)剖面線兩個臨近點主亞層號相同的土層進行連線就可以得到任意地質(zhì)剖面信息.2廣東東莞某工程樁基礎設計初步應用在AutoCAD軟件平臺上以上述算法為基礎實現(xiàn)了一般基礎工程設計施工應用范圍的任意剖面和任意點的地質(zhì)剖面信息的生成和顯示,并在廣東東莞某工程樁基礎設計中進行了初步應用.系統(tǒng)由交互輸入的地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù),樁位、樁長等數(shù)據(jù)自動進行了鉆孔點的三角化,并生成了每個樁位下的地質(zhì)土層信息,同時實現(xiàn)了任意剖面地質(zhì)信息的顯示,結果見圖4～圖6.3特殊地質(zhì)構造的識別本文通過對鉆孔點三角化形成網(wǎng)格單元,計算單元地質(zhì)信息,插值計算任意點地質(zhì)信息等算法在AutoCAD平臺上實現(xiàn)了任意剖面和任意點的地質(zhì)剖