[发明专利]一种GIS-MPM无缝集成的动态三维地质模型构建方法

权利要求书

1.一种GIS-MPM无缝集成的动态三维地质模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将钻孔数据导入ArcGIS，在地统计分析模块中对每个地层的钻孔点进行插值，得到每个地层的高程栅格数据图层，即得到DEM图层；

2)在每个地层的DEM图中，以每个栅格单元的中心点为节点，水平连线后形成四边形单元网格，并在地层间将对应节点垂直连线并适当分割，从而生成六面体空间网格，该空间网格不用于计算，仅用于布置物质点空间位置；

3)在每个空间网格中规则布置适当数量的物质点，并为每个物质点标记所属地层编号，同时按照研究区域范围对物质点进行裁剪；

4)覆盖整个计算区域布置规则的立方体背景网格，该背景网格用于物质点法计算；

5)将各地层岩土参数数据导入ArcGIS，同样生成每个地层的岩土参数栅格数据图层，提取各地层每个栅格单元岩土参数数据，并赋值给栅格单元下方属于该地层的所有物质点，包括密度、内摩擦角、粘聚力、弹性模量、泊松比和抗拉强度；

6)设定物质点模型的初始条件、边界条件、荷载条件；

7)利用物质点法进行岩土体变形计算；

8)在每一步物质点法计算结束后，针对新的物质点空间分布，遍历每个地层的每个栅格单元下方属于该地层的所有物质点，找到高程最大的物质点，利用该物质点高程覆盖该栅格单元原高程数据，同时将该物质点的计算结果，包括应力、应变、位移、速度等数据添加至该栅格单元；

9)在每一步物质点法计算结束后，在ArcGIS中利用更新后的各地层高程栅格数据，通过构建三角网实时生成三维实体地质模型，同时利用不同颜色表征应力、应变、位移、速度等计算结果的大小分布情况。

2.如权利要求1所述的一种GIS-MPM无缝集成的动态三维地质模型构建方法，其特征在于，步骤7)中，物质点法以自定义工具脚本的形式完全集成于GIS平台，其每一时间步的计算流程为：将物质点上存储的物理量映射到背景网格节点上；在背景网格上求解动量方程；将求解后的物理量再次映射回物质点，更新物质点运动状态。

3.如权利要求1所述的一种GIS-MPM无缝集成的动态三维地质模型构建方法，其特征在于，步骤7)中，物质点采用自适应技术，当物质点某一方向上的等效长度满足一定条件时，则将物质点沿该方向一分为二，分裂后质量、体积减半。

4.如权利要求3所述的一种GIS-MPM无缝集成的动态三维地质模型构建方法，其特征在于，步骤7)中，背景网格采用自适应技术，当背景网格应变能满足一定条件时，则将网格一分为四，同时分裂其中所有物质点。

5.如权利要求1所述的一种GIS-MPM无缝集成的动态三维地质模型构建方法，其特征在于，步骤7)中，岩土体采用D-P本构模型。

6.如权利要求1所述的一种GIS-MPM无缝集成的动态三维地质模型构建方法，其特征在于，步骤9)之后，还包括改变不同岩土参数、初始条件、边界条件和荷载条件，重复步骤，根据不同的岩土体变形计算结果动态更新三维实体地质模型的步骤。