关键词：三维地层信息系统；地层模型；岩土工程
岩土工程以岩体和土体作为建筑的原材料，在此基础上就行建筑施工，是人类在地球表面浅层进行的岩土工程活动。各种岩土工程建筑都需要建立在三维地层信息系统的基础上对岩土工程安全和经济效益进行考虑。因此，要加强岩土工程的技术开发和应用，提高三维地层信息系统的应用和发展范围，这是一环扣一环的，只有保证了三维地层信息的质量和安全，才能提高岩土工程的质量。
一、三维地层信息在岩土工程中的应用现状
近几年来，我国岩土工程建筑行业发展良好，这是中国建筑市场的好消息，也为经济添光加彩，但是同时也存在着一些问题，缺乏对三维地层信息系统的应用。在进行岩土工程施工中，岩土工程设计者和施工者需要专业技术和专业知识的支撑，对岩土介质仔细的研究和勘察，这在岩土工程施工中有重要的意义。虽然我国的经济发展水平和科技发展水平在不断的提高，但是三维地层信息系统的应用仍然面临着很大的问题和挑战。
现阶段要做到对地层岩土介质状况的准确掌握和分析，仍然存在着几个困难。首先，就是对地层勘察信息获得的准确性，有的区域资料相对富有，而有的区域资料比较匮乏，勘察的准确度和质量难以得到提高，不能够满足三维地层信息系统的需要，难以对岩土工程提供有价值的信息参考。其次，通过勘察得到的信息多数都是用数据和文字图表进行储存，不利于岩土工程人员进行分析。在岩土工程施工过程中，资金是必不可少的，没有资金的支持，整个过程都运作不起来，没有资金的周转，岩土工程实施不起来，岩土工程建筑是一项大工程，承载着很多的东西和任务，但是在资金方面仍然存在缺陷。随着地理信息系统技术的不断发展和深入，提高了三维地层信息系统在岩土工程中的应用。
地理信息系统是需要丰富的地理知识、地质学知识等方面综合在一起的技术，是一个具有收集信息、储存信息、分析和显示地理信息的计算机系统。在地理信息系统方面，二维地理信息系统发展较为成熟，已经被广泛地应用到各行各业中，但是在岩土工程中的应用还不算很多。因为沿途工程的载体是三维地层信息系统，因此加强对三维地层信息系统在岩土工程中的应用是非常有现实意义的。
相比较而言，三维地理信息系统需要更多的专业知识和专业技术的支撑，不仅仅是将实物变化成抽象的三维立体，建立一个三维坐标那么简单。就目前涉及到三维地理信息系统的工作发展缓慢，对三维的数据结构和数据模型远远没达到更高的水平，至于三维地理信息系统与岩土工程数值分析方法的有效结合，这些问题已经成为了三维地理信息系统的阻碍因素。
二、岩土介质中的地质现象
岩土介质是地球表面经历了漫长岁月演变生成的地质体，由于岩体在性质、受外界影响因素的不同，经历的地质构造作用和风化侵蚀程度不一，形成了复杂的岩土地质现象。虽然岩土地质规模形态结构存在着较大的差异，但是从三维几何立体学来看，各种岩土地质的构造都可以用面和体进行构造。对于岩土工程的应用，岩土工程的设计师应该充分考虑地层断裂和矿体的性质。
地层是在地质时期经过复杂的内力作用或者外力作用所形成的层状堆积，地层之间会有地层界面对地层进行划分。在典型的地层断面中地层具有相当复杂的特点，首先，地层是层状堆积物分割的空间实体，其次，根据钻孔资料可知钻孔技术存在某些岩体厚度的变化，有些特殊的地层类似于透镜体，层与层之间是紧密相连的关系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，一层表面通常是一个不规则的曲面，需要三维地理信息系统进行构造，利用三维立体和数字高程模型，类似的方法表达地层的界面。
常见的地质现象之一就是断裂现象，因为岩体产生断裂破坏了地质体的连续性，改变了数据的原始分布。因此，在地质岩体存在断层的情况下，首先要考虑断层对岩土工程稳定性的影响。现阶段我国用三维信息系统来表示断裂层进行模拟研究在一个初步探索和研究的阶段，并没有相当成熟的技术。
随着三维地层信息系统的不断完善、技术水平日臻完善，三维地层信息系统越来越受人们欢迎，被广泛的应用到处理空间方面的问题中。除了存在自然条件下的地质现象外，还有一些人造的岩土工程，比如地铁车站，隧道钻孔等，这些建筑物的结构都是通过人工运用三维地层信息系统进行构造的。
三、三维地层信息系统的研究
随着地理信息系统的快速发展和应用，我国岩土工程紧密结合岩土工程的特点，相关的建筑学家提出了三维地层信息。这种三维地层信息系统是在工程地质、地质勘探和设计施工资料的基础上，并结合数据库技术，图形图像，信息技术等先进技术进行从信息处理和真三维地层建模以及工程稳定性分析的软件系统。三维地层信息系统通过对地层信息数据进行分析处理，生成三维地层模型，从而为岩土工程计算和分析提供准确的相关数据。
3.1三维地层模型的建立
三维地层模型在三维地层信息系统中发挥着至关重要的作用，是三维地层信息系统建立的重要基础。由于地质实体之间的关系特别复杂，因此，在进行地层划分的时候，要根据三维地层信息系统对岩体性质进行划分。
根据获得的钻孔资料，对钻孔遇到的岩层分界点进行综合分析，把岩体进行分类，把岩体性质相同和垂直方向位置相似的看做为同一层。然后根据钻孔遇到的分界点建立坐标，按照二维地理信息系统中数字高程模型的方法进行地层面的曲面拟合。然后根据岩层土层的性质进行三维地层建模。
3.2三维地层模型中剖面切割算法
在三维地层建模中，由于钻孔数据是根据插值拟合而成的，层与层之间在水面上的投影是相同的，所以上下对应的三角形和竖直方向上是互相平行的三条棱，因此就构成了三棱柱结构。地层建模通常以三棱柱为基础进行建模，为了能够更好的在数据结构上对地层建模进行切割，就需要对三棱柱进行分解，从而达到数据结构建模的要求。
四、三维地层信息系统在岩土工程中的应用
地理信息系统软件被广泛的应用于水利工程，采矿工程，地质勘探，铁路，公路工程等行业。
首先就是资料勘察的输入，存储和编辑。进行三维地层信息系统之前要对描述地层特征的文字进行规范化的数字化和建立空间数据库，并提供相关的数据工具。其次，就是收集相关数据。三维地质模型的可视化分析，实现三维地层的立体显示，可以从任意角度进行观看。
结束语：岩土工程中的地质现象是非常复杂的，所以，三维地层信息系统在岩土工程中的应用也是非常有现实意义的，进行对三维地层信息系统的开发和应用，为岩土工程信息化、数字化奠定了基础，也为岩土工程设计方案和岩土工程的稳定性和质量以及信息化可视化管理提供了新的建议。
参考文献:
[1]张金华.三维地层信息系统在岩土工程中的应用研究[J].世界有色金属,2018(13):232+234.
[2]白世伟,贺怀建,王纯祥.三维地层信息系统和岩土工程信息化[J].中华科技大学学报(城市科学版),2002(01):23-26.
[3]王纯祥,白世伟.三维地层信息系统在岩土工程中应用研究[J].岩土力学,2003(04):614-617
作者简介：
陈先勇（1976－）男，汉族，高级工程师，本科，毕业于河海大学水文地质与工程地质专业，从事岩土工程勘察工作。
论文作者: 陈先勇
论文发表刊物:《中国电业》2019年16期
论文发表时间:2019/11/29
标签：地层论文; 信息系统论文; 岩土工程论文; 岩土论文; 地质论文; 地理信息系统论文; 钻孔论文; 《中国电业》2019年16期论文;