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1、第25卷第2期Vol.25,No.22011年4月MINERALRESOURCESANDGEOLOGYApr.,2011基于GOCAD平台的复杂地质体系的动力学建模研究孙涛,刘亮明,赵义来,邹陈(中南大学计算地球科学研究中心,长沙410083)摘要:建立地质体系的三维模型并进行动力学数值模拟是进行地质过程研究的最有效途径,但数值模3D拟软件一般都存在直接建模难的问题。本文在分析建模软件GOCAD与动力学数值模拟软件FLAC的数据文件特点的基础上,提出了利用GOCAD软件建立六面体模型,通过数据接口程序,完成FLAC3D中复杂地质模型的构建。用这种方法建立了安徽铜陵冬瓜山的三
2、维动力学模型,结果表明,这种方法建模过程简捷实用,所建模型可计算性良好,是一种值得推广的建模方法。关键词:三维动力学建模;GOCAD;FLAC3D;接口程序中图分类号:TP391;P642文献标识码:A文章编号:1001-5663(2011)02-0163-05引言散化。因此,如何将数值模拟软件与地质建模软件的优势结合起来,方便快捷地建立完善的动力学模型,地质系统的动力学数值模拟就是以数值方法求是一个值得研究探讨的课题。本文介绍一种以GO解控制系统时空演化进程的动力学方程组,其中最基CAD三维地质建模软件为平台建立可供FLAC3D计本且最重要的环节就是要先将复杂的地质系统离
3、散算的三维动力学建模方法。化,即将地质体在空间上剖分成一系列规则的网格3D(六面体、四面体或其他形态几何体),然后再分别在1FLAC的建模难点及解决途径各个单元上求解动力学方程。地质系统的动力学数3D值模拟成为时下地质领域的热点和发展趋势,也是地FLAC是由Itasca公司开发推出的三维有限差质科学定量化和精确化的必然途径。国内外一些学分计算机程序,由于该软件具有很强的解决复杂力学者已经在这一领域展开了卓有成效的研究工作,如刘问题的能力,特别适用于模拟岩(土)体材料的高度非亮明等通过计算模拟实验探讨了浅成岩体冷却过程线性、不可逆剪切破坏和压密、粘弹(蠕变)、孔隙介[1]质的
4、应力-渗流耦合、热-力耦合及动力学等力学行中接触带上汇流扩容空间对矽卡岩矿体的控制;赵[3]崇斌等以断层中等距成矿分布为例,用计算地球科学为,目前已经在土木工程、交通、水利、地质及环境[2]工程等领域得到了广泛地应用,成为从事相关专业的的研究方法探讨了地质现象的动力学机制。随着计算机和算法的快速发展,计算已经不是动力学计算工程技术和研究人员理想的三维计算模拟工具。3D模拟的主要难题,相反离散化模型的建立却成了制约应用FLAC进行数值模拟时,一般要求对模型动力学数值模拟的主要难题之一,其原因在于:数值进行六面体剖分,这样能取得最佳的模拟效果。但由3D模拟软件都偏重于计算,一般
5、建模功能较弱,只提供于FLAC在建立计算模型时采用的是键入数据/命了一些规则的基本单元,能通过组合搭配建立简单的令行文件的方式,建立复杂地质体的六面体剖分三维3D模型,难以构建逼近真实地质系统的复杂模型;而很模型极其困难,这已经成为制约FLAC进一步推广多优秀的地质建模软件,如GOCAD、EarthVision、应用于工程实践的主要原因之一。3DGEOSec3D等,具有强大的三维地质建模能力,能很由于FLAC自身在建功能上的不足,要建立复好地模拟地质体的真实形态,但又不能直接将模型离杂地质体的模型就必须使用其他一些方法。国内许收稿日期:2008-08-02孙涛(1985-)
6、男,江西省赣州市人,在读硕士研究生,主要研究方向为成矿预测以及三维地质建模与数值模拟计算基金项目:本文受国家自科学基金项目(40772195)资助163多学者已经意识到了这个问题,并进行了相关的研建立了初始的地质曲面之后,GOCAD提供了两3D究,如胡斌等运用FORTRAN语言编写了FLAC种实体模型,可以完成由面到体的转化,分别是Solid的前处理程序,实现准确、快捷地建立复杂的对象和SGrid对象。Solid是以四面体单元填充的实3D[4]FLAD计算模型;崔芳鹏等编写了Surfer体模型,而SGrid则由六面体单元组成。本文采用了3DFLAC的接口程序,以Surfer
7、软件为过渡平台,实SGrid进行实体建模,理由如下:(1)SGrid是一种柔3D现了FLAC前处理过程中复杂三维地质模型的快性的栅格,可以非常好地贴合各种边界曲面,并且可[5][6][7]速、准确建立;廖秋林等,董鹏等编写了AN以沿着断层面进行分割;(2)采用SGrid形成实体,实3DSYSFLAC之间的接口程序,利用ANSYS软件强现的方法较为简单易行,并且栅格的节点信息和拓扑3D大的前处理功能,实现FLAC中复杂地质模型的构关系可以用文本、EXCEl表格等形式很方便地查看建等。和修改;(3)在后面的数值计算过程
