研究区选择为上海人民广场区域 ，面积约为500km2（图幅东西长25km ，南北长20km）。研究区位于长江下游某冲积三角洲上，研究中选择区域内150个具有代表性的工程地质钻孔（采用网度级别1）作为建模数据，钻孔深度范围为70～90m ，钻孔平均深度77.58m 。区域内钻孔揭示的地层属典型的第四纪沉积环境 ，没有断层 、褶皱等特殊地质构造发育 。综合全部钻孔的地层信息，研究区钻孔共出现9个互异的工程地质地层组。
（一）数据搜集整理
1.基础地理数据
地理底图数据是为地质钻孔提供定位 ，同时在建立三维模型时 ，为三维模型提供位置参照。由于收集的底图数据所采用的坐标体系不同，需要对原始地理数据进行坐标配准 ，将底图数据统一到上海地方坐标系 。
本次三维建模研究收集的基础地理数据包括：
（1）人民广场幅矢量数据 ，包括水系 、居民地等18个图层；
（2）人民广场幅SPOT5卫片，分辨率2.5m ，253M（图5—73所示） 。
图5—73 地理底图及遥感影像数据
2.工程地质数据
工程地质数据是本次三维建模的基础数据 ，钻孔更是这些基础数据中的核心，研究中对收集到的原始钻孔资料进行标准化分层 ，并绘制了工程地质剖面图图5—74、等值线图、工程地质分区图及工程地质地貌分区图等；这些经过人工修正的图件可以作为修正三维模型的基础资料。本次三维建模涉及的工程地质数据包括：
（1）工程地质钻孔属性数据 ，包括人民广场幅及附近15个工程地质钻孔的分层数据及测试数据；
（2）人民广场幅及附近地区10幅工程地质剖面图；
（3）人民广场幅各工程地质层次埋深等值线图；
（4）工程地质分区图；
（5）工程地质地貌分区图 。
图5—74 工程地质图件
（二）地质模型建立
利用研究区内的钻孔数据建立了三维地质模型，并利用软件提供的三维显示与分析功能对模型进行了可视化表现，主要有（图5—75是三维模型可视化结果部分截图）：
图5—75 上海人民广场幅三维地质模型截图
1.场景窗口变换
对生成的三维地质模型进行放大 、缩小 、漫游；
2.三维属性查询
利用鼠标点击或者三维交互定位 ，获取当前点空间位置 ，查询出钻孔、地层和采样点等实体在该位置的基本信息 、地层分层信息 、样品信息等属性信息；
3.三维剖切
针对三维地质模型提供平面垂直剖切、水平剖切 、斜切，折线剖切 ，组合剖切 ，使用户更好地了解土层的空间特性以及地质特征参数在空间分布特征；
4.隧道模拟
基于三维地质结构模型和属性模型的隧道开挖模拟，可在隧道中进行飞行漫游 ，也可将隧道模型单独提取出来进行显示 。
（三）模型分析验证
结合人民广场区域三维地质模型 ，对试验地区的工程地质条件进行分区及分区评价。
1.分析评价原则
1）以地基土土体结构类型为基础，根据工程建设规划要求 ，从经济合理性和技术可能性作为分区的指导思想 。
2）从地基土建筑适宜性出发 ，以工程地质条件的优劣作为工程地质区的划分标准 。
2.工程地质区划分及特征
试验场区地表以下75米以浅地基土体共分布有9个工程地质层组，划分其结构类型时不考虑普遍分布的褐**表土层（②层）以及第三砂层（⑨层） ，由于第一 、第二软土层连续沉积 ，故合并为一个层组，主要考虑的地基土层有以下四层（如图5—76所示）：
图5—76 上海人民广场幅地基土层分布图
（1）第一、二软土层（即③ 、④ 、⑤层）；
（2）第二硬土层（即⑥层）；
（3）第二砂层（即⑦层）；（4）第三软土层（即⑧层）。
试验地区内埋深75m以浅地基土层，由于沉积环境的差异受晚更新世中、末期古河道的冲刷切割 ，使其岩性和岩相在水平和垂直方向上变化较大 ，导致某些工程地质层在平面上存缺不一，这样 ，在不同地区 ，就有不同工程地质层的排列组合关系，也即不同的土体结构类型 。不同的结构类型反映了工程地质条件的优劣程度 ，由此将本区分为五个工程地质区 。
（1）工程地质条件最佳区（A区）。由表土层 、第一软土层 、第二软土层、第二硬土层、第二砂层 、第三砂层组成 。分布范围较小 ，该区第二硬土层及第二砂层（两个理想的桩基持力层），同时存在并连续沉积 ，由于缺失区第三软土层而使第二砂层与第三砂层沟通 ，致使第二硬土层以下的砂层厚度达40m以上 。由于该区域两个理想的桩基持力层在本区内埋藏较浅，对于中型建筑物桩基可用第二硬土层 ，对于大-特大型建筑物可将第二砂层作为良好的中 、长桩桩基持力层（图5—77）。
图5—77 A区土层分布情况
（2）工程地质条件较佳区（B区）。由表土层、第一软土层 、第二软土层 、第二硬土层、第二砂层 、第三软土层 、第三砂层组成 。该区是试验场区分布最广、范围最大的一个区 ，本区的工程地质条件与A区相似，但由于本区有第三软土层存在，当第二砂层厚度较小（＜10m）时 ，对于特大型建筑物可能不满足其变形要求 ，需要以第三砂层（⑨层）作为超长桩桩基持力层（图5—78） 。
（3）工程地质条件中等区（C区）。由表土层 、第一软土层 、第二软土层、第二砂层 、第三砂层组成 。该区在试验场区内分布较小，缺失第二硬土层及第三软土层 。可作为桩基良好持力层的第二砂层顶板起伏及厚度变化均较大 ，导致工程地质条件复杂化（图5—79）。
（4）工程地质条件较差区（D区） 。由表土层 、第一软土层、第二软土层、第二硬土层 、第三软土层 、第三砂层组成 。该区在试验场区内分布较广 ，由于缺失第二砂层，有第三软土层分布 ，故对于大型建筑物可能不能满足变形要求 ，需要以第三砂层作为超长桩桩基持力层（图5—80）。
（5）工程地质条件最差区（E区） 。由表土层、第一软土层 、第二软土层 、第三软土层、第三砂层组成 。该区在试验场区内分布范围较小，由于缺失第二硬土层及第二砂层 ，在第三砂层以浅无理想桩基持力层 ，因第三砂层埋藏深度大，需要用超长桩（图5—81）。
图5—78 B区土层分布情况
图5—79 C区土层分布情况
图5—80 D区土层分布情况
图5—81 E区土层分布情况
3.河流侵蚀作用对模型影响验证
图5—82（c）是对（a）中的模型只显示部分地层时的效果图；（d）是对图5—82中的模型进行切割后生成的栅状图 。可以看出 ，考虑河流侵蚀作用后生成的三维地层模型（（b） 、（c）和（d））在形态上更为自然 ，尤其是其对尖灭 、缺失地层的处理结果显得更为合理 。实际工程也验证了这个模型的准确性。（e）是将遥感影像、地表地形 、地层模型 、钻孔叠加显示并进行切割后的模型效果图。
图5—82 河流侵蚀作用对模型的影响
图5—83 临港新城交通位置图
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希望本篇文章《上海人民广场地区三维地质建模研究》能对你有所帮助！
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