矿山地质构造建模主要针对断层、破碎带,以及具有特殊岩性特征的结构体。
建立三维地质构造数学模型的常用方法包括三维规则网格法、不规则三角网表面法、四面体法以及综合法等。地质构造的可视化显示可通过软件实现。基于地质构造数学模型的建立,实现空间地质构造的三维可视化表达,研究者开发了各种类型的地质构造建模软件,例如以数字话音内插算法为核心算法的三角网格建模软件,以三维网格为基础的建模软件等。
三维地质构造建模包括地质曲面的三维重建、地质曲面空间拓扑关系分析和三维实体建模三个阶段。
①地质曲面的三维重建。包括断层面和层位面的重建。主要使用的算法是等值面提取算法,该算法在对每个立方体的计算过程中,除了要确定等值面的阈值,还需要确定每个立方体的每个顶点在等值面外还是等值面内。
②地质曲面空间拓扑关系分析。地质曲面重建需要进行曲面间拓扑关系的分析,通过分析断层面与断层面、层位面与断层面、断层面与层位面之间的切割关系,建立描述三维地质框架模型的正确拓扑关系,为构建地层实体模型提供可靠的空间几何关系。
③三维实体建模。对地层内部实体进行建模。首先确定地层的顶底地质界面;然后按照断层的空间分布结构将地层划分为一个个封闭区域,每个封闭区域称为地层块体;进而根据地层的内部沉积特点进行三维地层网格化,每个块体以至每个网格都可以具有不同的属性。
随着计算机软硬件技术和三维仿真建模技术的发展,大多数的地质建模软件和数字矿山工程软件都能实现曲面构建、空间拓扑关系分析与曲面间的布尔运算等功能,从而简化了地质构造建模的操作过程,并能满足复杂地质体的建模要求。