CN103866769B - 基于3d地质模型及实时监控大坝灌浆工程分析控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于大坝基础灌浆实时控制领域，为确保整个灌浆过程处于受控状态，从而保证灌浆工程的质量，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，基于3D地质模型及实时监控的大坝灌浆工程分析控制方法包括如下步骤：（1）建立包括裂隙三维网络模型的三维地质模型；（2）基于新增灌浆孔实测钻孔录像、岩芯照片资料动态更新三维地质模型与裂隙模型；（3）建立实测灌浆孔的地质条件(裂隙)，透水率以及单位注灰量三者之间的函数关系；（4）进行灌浆孔单位注灰量动态预测；（5）灌浆施工过程灌浆压力、流量、密度以及表观吕容值四参数实时监控与单位注灰量报警控制分析。本发明主要应用于土木工程灌浆场合。
Description
技术领域
本发明属于大坝基础灌浆实时控制领域，涉及大坝基础的三维地质建模(裂隙模型)以及基于三维地质模型(裂隙模型)的灌浆参数(单位注灰量)预测，并通过实时监控技术实现对大坝灌浆工程施工过程的实时监控与报警分析。具体讲，涉及基于3D(三维)地质模型及实时监控大坝灌浆工程分析控制方法。
背景技术
随着中国高坝建设的不断发展，地质条件良好的坝址已经尽先开发，中国的水利水电将面临越来越多的地质条件复杂的工程建设(陈益峰等，2010)，因此有效的对坝基处理是保证大坝安全运行的重要条件。灌浆作为坝基加固的一种手段，在近些年来得到广泛的应用，作为一种比较成熟的技术手段，其可以改善坝基的性能，提高坝基岩体的强度，降低坝基的渗透性，是解决地基沉降变形、渗透稳定、深层抗滑稳定等问题的重要工程措施。然而由于灌浆是地下隐蔽工程，我们无法直接观察到浆液在裂隙中的流动，所以如何实现灌浆过程的实时分析控制是目前灌浆工程面临的一个重要问题。基于这个问题国内外学者开展了相关的研究。
在国内，1985年中国水利水电基础工程局科学研究所和天津大学电力及自动化工程系最早进行灌浆自动化控制研究，与此同时针对灌浆过程的监控系统也得到了不断的发展。韩伟等(2001)开发出了智能灌浆监控系统G2000，该系统实现了灌浆压力、流量和密度等参数实时监控，并成功将该系统应用至小浪底灌浆工程中。鲍颖纲(2004)在其硕士论文提出基于分布式数据采集网络下的灌浆压力、流量、密度等参数的实时监控系统。饶小康(2013)提出基于B/S结构的灌浆实时控制系统，系统采用网络技术、数据库技术和编程技术,建立灌浆数字化管理系统,实现对现场灌浆施工的实时监控、数据整编、数据查询、统计分析。在国外，从七、八十年代，一些工程开始运用计算机技术对灌浆参数进行自动采集，从八十年代开始，灌浆记录仪在国外的应用逐渐普及，注浆参数的实时监测技术也在一直持续发展，现在已经发展成为数字信号、数据处理计算和数据显示。Dreeseetal(2003)指出利用新的数据通信系统和传感器技术，目前灌浆工程师可以在任何地方实时获取灌浆信息。F.B.Gularteetal(2012)指出通过动态处理实时的灌浆数据，为管理人员对灌浆工艺的调整提供了必要的支持。Kobay-ashietal(2008)和Stilletal(2009)通过耦合在线监控技术与实时预测理论提出“灌浆的实时控制方法”.但是该方法没有结合地质条件对灌浆主要参数进行实时控制。
从近些年来国内外学者研究中不难发现，目前对灌浆过程的控制分析主要表现在灌浆数据的实时监控与整理分析，地质条件作为影响灌浆工程质量的重要条件，在这些研究中鲜有体现，所以本发明提出基于3D地质模型的大坝灌浆工程实时分析控制方法，该方法在灌浆领域还未见报道。
[1]陈益峰，周创兵，胡冉，李典庆，荣冠.大型水电工程渗流分析的若干关键问题研究.岩土工程学报,2010第32卷第9期1448-1454.
[2]韩伟，赵存厚.小浪底灌浆工程中开发和应用的灌浆监控系统,水利水电技术第32卷2011年第11期,33-34
[3]鲍颖纲.智能灌浆数据记录系统研究[D],2004.
[4]饶小康，王晖.基于结构的灌浆数字化系统在水利工程中的应用,2013,2月，第30卷第2期，79-82
[5]Dreese,T.L.,Wilson,D.B.,Heenan,D.M.,andCockburn,J.(2003).“StateoftheArtinComputerMonitoringandAnalysisofGrouting”,GroutingandTreatment,ASCEGeotechnicalSpecialPublicationNo.120.
[6]F.B.Gularte，D.A.Ringen,L.S.Shao(2012).”AdvancesinMonitoringandControlSystemsforHighMobilityGrouting”ASCE,GroutingandDeepMixing2012,pp.1238-1247.
[7]KobayashiS,StilleH,GustafsonG,StilleB(2008)Realtimegroutingcontrolmethod:developmentandapplicationusingA¨spo¨HRLdata.R-08-133,SwedishNuclearFuelandWasteManagementCompany,Stockholm,Sweden
[8]StilleB,StilleH,GustafsonG,KobayashiS(2009)Experiencewiththerealtimegroutingcontrolmethod.GeomechTunn2(5):447–459.doi:10.1002/geot.2009.00036）
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，尤其目前对灌浆过程的控制分析主要表现在灌浆数据的实时监控与整理分析，地质条件作为影响灌浆工程质量的重要条件，并没有在目前的研究中体现。为确保整个灌浆过程处于受控状态，从而保证灌浆工程的质量，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，基于3D地质模型及实时监控的大坝灌浆工程分析控制方法包括如下步骤：
（1）建立包括裂隙三维网络模型的三维地质模型；
（2）基于新增灌浆孔实测钻孔录像、岩芯照片资料动态更新三维地质模型与裂隙模型；
（3）建立实测灌浆孔的地质条件(裂隙)，透水率以及单位注灰量三者之间的函数关系；
（4）进行灌浆孔单位注灰量动态预测；
（5）灌浆施工过程灌浆压力、流量、密度以及表观吕容值四参数实时监控与单位注灰量报警控制分析。
建立包括裂隙三维网络模型的三维地质模型：
（1）基于水电工程地质构造特点，将地质数据分为确定性和统计性，依据不同数据类型，分别采用三维混合数据结构和蒙特·卡洛（MonteCarlo）技术的建模方法实现三维地质模型的构建；数据类型主要包括3类：1、字符型数据，包括：岩层的名称及编号，软弱夹层的级别和规模，断层的代号，裂隙的编号；2、图片型数据，包括：地质横轴面剖面、裂隙素描图、灌浆孔的平面布置图、大坝坝体的剖面图和廊道的平面布置图；3、数值型数据，包括：岩层的产状、裂隙的迹长和间距、灌浆孔的坐标、长度、倾向和方位角；
（2）基于确定性地质数据，采用三维混合数据结构，地质构造曲面和地质体的非均匀有理样条(NURBS)构造技术，实现岩层、断层、风化层、软弱夹层的三维模型构建；
（3）基于统计型地质数据，采用蒙特·卡洛（MonteCarlo）技术对裂隙的几何参数进行模拟，通过裂隙的几何参数对裂隙三维网络进行构建；
（4）基于布尔运算分析模型之间的空间位置关系，对重叠的地质体进行布尔差运算，从而实现各类地质模型在空间位置上的耦合。
基于灌浆孔新增实测钻孔录像、岩芯照片资料动态更新三维地质模型与裂隙模型：
（1）提取新增实测钻孔录像、岩芯照片的地质信息，并建立对应的地质信息库，包括实测二维地质剖面线，实测裂隙几何参数；
（2）用实测二维地质剖面线代替地质模型中相同位置的模拟地质剖面线，结合原有的确定性地质数据，实现岩层、断层、风化层、软弱夹层的三维模型的动态更新；
（3）基于实测裂隙几何参数，建立实测裂隙三维模型，并对MonteCarlo模拟得出的裂隙几何参数进行优化。进而通过动态校核技术，动态校核裂隙三维网络模型，确保实测区的裂隙空间分析与实际裂隙分布一致，从而实现三维网络裂隙模型的动态更新。
建立灌浆孔的实测地质条件，透水率以及单位注灰量三者之间的函数关系：
（1）建立灌浆孔实测地质条件样本数据集，灌浆孔透水率样本数据集以及灌浆孔单位注灰量样本数据集；
（2）依据灌浆孔相交的裂隙数量，裂隙的隙宽以及岩体的属性，将灌浆孔实测地质条件样本数据集中的数据进行分类；
（3）在地质条件样本数据集分类的基础上，依据透水率的分布区间，对各类地质条件下的灌浆孔透水率样本数据集中的数据进行分类；
（4）通过线性回归、多元统计分析方法，建立各类地质条件，不同透水率区间下的，单位注灰量与透水率及地质条件的函数关系，该函数关系随着样本的增加将被进一步优化。
进行灌浆孔单位注灰量动态预测：
（1）依据灌浆孔的几何数据，建立灌浆孔三维模型，通过布尔交集计算，确定与灌浆孔相交的地质体和裂隙，通过脚本程序自动获取与每个灌浆孔相交的地质体的岩体属性和裂隙的数量及宽度，从而实现对任意灌浆孔地质条件的预测；
（2）依据灌浆孔地质条件预测值以及实时采集的透水率数据，通过已经建立的灌浆孔地质条件、透水率和单位注灰量三者之间的函数关系，实现对任意灌浆孔的单位注灰量的动态预测；
灌浆施工过程灌浆压力、流量、密度以及表观吕容值四参数实时监控与单位注灰量报警控制分析：
针对正在施工的灌浆孔，实时监控其对应的灌浆压力、流量、密度和表观吕容值四参数，并将每个灌浆孔实时采集到的单位注灰量值与其对应的单位注灰量预测值进行动态比较，如果实测值小于预测值，那么继续灌浆，并判断该孔是否满足灌浆结束条件，若满足则结束灌浆，否则比较下一条实测灌浆数据与预测值的关系，直至满足灌浆结束标准，结束该孔灌浆施工。如果实测值大于等于预测值，则发生报警，通过报警装置提示现场工作人员，接到报警信息后，现场人员立即停止该孔的施工，并查找发生报警的具体原因，依据原因管理人员提出新的灌浆措施并开始重新灌浆。
本发明的技术特点及效果：
（1）与已有的技术相比，本发明是依据3D地质模型及实时监控技术，对大坝灌浆工程进行监控和分析，建立了包含三维裂隙模型的地质模型以及模型的动态更新方法。通过建立地质条件，透水率以及单位注灰量三者之间的函数关系，实现了灌浆孔的单位注灰量的预测。进一步实现了灌浆施工过程单位注灰量的实时监控与报警控制分析；
（2）实现了任意灌浆孔的地质条件和单位注灰量的预测，使得施工人员在灌浆施工之前，对任意灌浆孔的地质条件以及注灰量有了明确的认识；
（3）确保了整个灌浆过程处于受控状态，为管理人员调整施工工艺提供了必要的支持，从而保证了整个灌浆工程的施工质量。
附图说明
图1总体技术流程。
图2确定性三维地质模型模拟流程。
图3裂隙动态校核流程。
图4灌浆施工监测网络。
具体实施方式
本发明目的在于：1、建立满足工程实际要求的三维地质模型（裂隙模型）；2、建立灌浆孔的地质条件(裂隙)，透水率以及单位注灰量三者之间的函数关系3、实现灌浆孔单位注灰量的预测分析；4、实时监控灌浆孔灌浆过程（灌浆压力、流量、密度以及表观吕容值四参数），对单位注灰量异常孔段进行报警；5、确保整个灌浆过程处于受控状态，从而保证灌浆工程的质量。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，基于3D地质模型及实时监控的大坝灌浆工程分析控制方法，包括如下步骤：
建立包括裂隙三维网络模型的三维地质模型；
（1）基于新增灌浆孔实测钻孔录像、岩芯照片资料动态更新三维地质模型与裂隙模型；
（2）建立实测灌浆孔的地质条件(裂隙)，透水率以及单位注灰量三者之间的函数关系；
（3）进行灌浆孔单位注灰量动态预测；
（4）灌浆施工过程灌浆压力、流量、密度以及表观吕容值四参数实时监控与单位注灰量报警控制分析；
1.建立包括裂隙三维网络模型的三维地质模型
（1）基于水电工程地质构造特点，将地质数据分为确定性和统计性，依据不同数据类型，采用不同的建模方法实现三维地质模型的构建；
（2）基于确定性地质数据，采用三维混合数据结构，地质构造曲面和地质体的非均匀有理样条(NURBS)构造技术，实现岩层、断层、风化层、软弱夹层的三维模型构建；
（3）基于统计型地质数据，采用MonteCarlo技术对裂隙的几何参数进行模拟，通过裂隙的几何参数对裂隙三维网络进行构建；
（4）基于布尔运算分析模型之间的空间位置关系，对重叠的地质体进行布尔差运算，从而实现各类地质模型在空间位置上的耦合；
2.基于灌浆孔新增实测钻孔录像、岩芯照片资料动态更新三维地质模型与裂隙模型
（1）提取新增实测钻孔录像、岩芯照片的地质信息，并建立对应的地质信息库，包括实测二维地质剖面线，实测裂隙几何参数；
（2）用实测二维地质剖面线代替地质模型中相同位置的模拟地质剖面线，结合原有的确定性地质数据，实现岩层、断层、风化层、软弱夹层的三维模型的动态更新；
（3）基于实测裂隙几何参数，建立实测裂隙三维模型，并对MonteCarlo模拟得出的裂隙几何参数进行优化。进而通过动态校核技术，动态校核裂隙三维网络模型，确保实测区的裂隙空间分析与实际裂隙分布一致，从而实现三维网络裂隙模型的动态更新。
3.建立灌浆孔的实测地质条件(裂隙)，透水率以及单位注灰量三者之间的函数关系
（1）建立灌浆孔实测地质条件样本数据集，灌浆孔透水率样本数据集以及灌浆孔单位注灰量样本数据集；
（2）依据灌浆孔相交的裂隙数量，裂隙的隙宽以及岩体的属性，将灌浆孔实测地质条件样本数据集中的数据进行分类；
（3）在地质条件样本数据集分类的基础上，依据透水率的分布区间，对各类地质条件下的灌浆孔透水率样本数据集中的数据进行分类；
（4）通过线性回归、多元统计分析方法，建立各类地质条件，不同透水率区间下的，单位注灰量与透水率及地质条件的函数关系，该函数关系随着样本的增加将被进一步优化。
4.进行灌浆孔单位注灰量动态预测
（1）依据灌浆孔的几何数据，建立灌浆孔三维模型，通过布尔交集计算，确定与灌浆孔相交的地质体和裂隙，通过脚本程序自动获取与每个灌浆孔相交的地质体的岩体属性和裂隙的数量及宽度，从而实现对任意灌浆孔地质条件的预测；
（2）依据灌浆孔地质条件预测值以及实时采集的透水率数据，通过已经建立的灌浆孔地质条件、透水率和单位注灰量三者之间的函数关系，实现对任意灌浆孔的单位注灰量的动态预测；
5.灌浆施工过程灌浆压力、流量、密度以及表观吕容值四参数实时监控与单位注灰量报警控制分析；
针对正在施工的灌浆孔，实时监控其对应的灌浆压力、流量、密度和表观吕容值四参数，并将每个灌浆孔实时采集到的单位注灰量值（数据间隔为5s）与其对应的单位注灰量预测值进行动态比较，如果实测值小于预测值，那么继续灌浆，并判断该孔是否满足灌浆结束条件，若满足则结束灌浆，否则比较下一条实测灌浆数据与预测值的关系，直至满足灌浆结束标准，结束该孔灌浆施工。如果实测值大于等于预测值，则发生报警，通过报警装置提示现场工作人员，接到报警信息后，现场人员立即停止该孔的施工，并查找发生报警的具体原因，依据原因管理人员提出新的灌浆措施并开始重新灌浆（复灌）。
下面结合附图和具体实施方式进一步详细说明本发明。
基于3D地质模型及实时监控的大坝灌浆工程分析控制方法的总体技术流程见图1，该方法具体包括：
（1）建立大坝基础包含裂隙网络模型的三维地质模型；
（2）动态更新三维地质模型与裂隙模型；
（3）拟合实测灌浆孔的地质条件(裂隙)，透水率以及单位注灰量三者之间的函数关系；
（4）大坝灌浆工程灌浆孔单位注灰量动态预测；
（5）灌浆施工过程灌浆压力、流量、密度以及表观吕容值四参数实时监控与单位注灰量报警控制分析；
下面结合附图和具体实施实例进一步详细说明本发明。
（一）建立大坝基础包含裂隙网络模型的三维地质模型
（1）基于水电工程地质构造特点，将地质数据分为确定性和统计性两类数据，确定性数据用于构建空间位置确定、分布范围广的结构面，主要包括岩层、断层、风化层、软弱夹层。统计性数据用于构建具有分布数量多、分布形式多呈现随机性的裂隙模型。
（2）图2为基于确定性地质数据，采用三维混合数据结构，地质构造曲面和地质体的NURBS构造技术，实现岩层、断层、风化层、软弱夹层的三维模型构建的流程；
（3）裂隙三维网络的模拟主要包括一下7个步骤：1）确定采样区域，根据实际采样区域内裂隙的产状进行有效的分组；2）确定每组裂隙的数量和密度；3）确定每组裂隙迹长、间距、产状等几何参数所服从的概率模型；4）利用MonteCarlo方法生成一系列模拟参数，并验证生成的结果满足预期的概率模型；5）生成每组裂隙的三维裂隙网络模型；6）剖切裂隙模型，对每组裂隙迹长、间距的参数进行校核，保证其与预设值向一致；7）生成初步三维网络模型；
（4）基于布尔运算分析地质模型与裂隙模型之间的空间位置关系，对重叠的地质体进行布尔差运算，从而实现各类地质模型在空间位置上的耦合；
（二）动态更新三维地质模型与裂隙模型；
（1）由于新增的钻孔录像和岩芯图片为图片格式，为了保证这些信息能够用来更新地质模型和裂隙模型，需要对这些信息进行数字化处理。首先提取钻孔录像和岩芯图片揭露的裂隙和岩性分布，包括裂隙的分布高程、走向、倾向、倾角、隙宽，岩层、断层、风化层、软弱夹层的分布高程。其次将上述信息建立对应的地质信息库。最终将数据库中的信息表现为实测的二维地质剖面线以及裂隙的几何参数。
（2）用实测二维地质剖面线代替地质模型（步骤1地质模型）中相同位置的模拟地质剖面线，结合原有的确定性地质数据，包括地形等高线、地质点资料、遥感图像、钻孔、平硐及物探信息，采用三维混合数据结构，地质构造曲面和地质体的NURBS构造技术，实现岩层、断层、风化层、软弱夹层的三维模型的动态更新；
（3）将实测裂隙几何参数作为MonteCarlo模拟的新增样本数据，结合原有的样本，采用步骤1-（3）的方法，再次模拟裂隙的三维网络；
（4）基于实测裂隙几何参数，建立实测裂隙三维模型，通过动态校核技术，将实测裂隙与模拟裂隙模型进行动态校核，在校核过程中采用分组方式，每组裂隙采用最近原则，即用同组裂隙中，模拟裂隙用与之中心点距离最近的实测裂隙代替，在同组实测裂隙与模拟裂隙动态校核时可能有三种情况：1）实测裂隙多余模拟裂隙；2）实测裂隙等于模拟裂隙；3）实测裂隙小于模拟裂隙；第一种情况保留剩余实测裂隙，第二种情况则耦合完毕，第三种情况，通过调整裂隙的几何位置保证模拟裂隙不在揭露面揭示即可，图3为裂隙动态校核流程图。
（三）拟合实测灌浆孔的地质条件(裂隙)，透水率以及单位注灰量三者之间的函数关系
（1）建立灌浆孔实测地质条件样本数据集G，灌浆孔透水率样本数据集P以及灌浆孔单位注灰量样本数据集C；
（2）依据与灌浆孔相交的裂隙数量，裂隙的隙宽以及岩体的属性，将灌浆孔实测地质条件样本数据集中的数据进行分类，分别记作g1，g2……gm，g1代表第一类地质条件，gm代表第m类地质条件。
（3）依据透水率的分布区间，对灌浆孔透水率样本数据集中的数据进行分类，分别记作p1，p2……pn，p1代表灌浆孔透水率在第1区间，pn代表灌浆孔透水率在第n区间，结合地质条件样本数据集分类，实现地质条件和透水率数据二元控制变量下的灌浆孔数据分类，如下表所示，表中gpmn表示第m类地质条件对应的透水率分布在第n区间的灌浆孔。
表1
（4）通过线性回归、多元统计分析方法，建立各类地质条件，不同透水率区间下的，单位注灰量与透水率及地质条件的函数关系，该函数关系随着样本的增加将被进一步优化，如下表所示，cmn=fmn(gpmn,t),表中gpmn组别的灌浆孔，在t时刻样本数量，对应的单位注灰量与透水率及地质条件的函数关系。
表2
（四）大坝灌浆工程灌浆孔单位注灰量动态预测
（1）依据灌浆孔的几何数据，建立灌浆孔三维模型，进一步通过布尔交集计算，判断灌浆孔与裂隙及地质体是否存在空间交集，从而确定与灌浆孔相交的地质体和裂隙，通过脚本程序自动获取与每个灌浆孔相交的地质体的岩体属性和裂隙的数量及宽度，从而实现对任意灌浆孔地质条件的预测，并将预测结果存储在数据库；
（2）图4为本发明建立的灌浆施工监测网络，网络中包括短距离无线网络技术和移动通信网络技术两部分，通过该网络可以实现灌浆施工过程中灌浆数据的自动传输，包括透水率和单位注灰量。下面以灌浆孔1(grouting-borehole1)为例，阐述该发明如何对灌浆孔的单位注灰量进行动态预测。首先依据（四-1）中提到的灌浆孔地质条件预测方法，动态获取grouting-borehole1的地质条件，从而确定其属于第几类地质条件（假设为第4类）。其次动态判断实时采集的透水率参数属于的透水率区间（假设为第3区间）。最后，通过表2建立的灌浆孔地质条件、透水率和单位注灰量三者之间的函数关系，实现grouting-borehole1单位注灰量的预测，预测为c43=f43(gp43,t)。
（五）灌浆施工过程灌浆压力、流量、密度以及表观吕容值四参数实时监控与单位注灰量报警控制分析；
下面以灌浆孔grouting-borehole1为例，阐述该发明如何对施工过程灌浆压力、流量、密度以及表观吕容值四参数实时监控与单位注灰量报警控制分析，通过图4建立的灌浆施工监测网络，可以实时采集grouting-borehole1的压力、流量、密度、表观吕容值以及单位注灰量监测值（数据间隔为5s）。通过动态绘制压力、流量、密度和表观吕容值历时曲线，实现以上四参数的实时监控。进一步实时动态比较单位注灰量的监测值与预测值c43的大小关系。若监测值小于c43，那么继续灌浆，并判断grouting-borehole1是否满足灌浆结束条件，若满足则结束灌浆，否则比较下一条监测数据与c43的关系，直至满足灌浆结束标准，结束grouting-borehole1施工。如果监测值大于等于c43，则发生报警，通过报警装置提示现场工作人员，接到报警信息后，现场人员立即停止grouting-borehole1的施工，并查找发生报警的具体原因，依据原因管理人员提出新的灌浆措施并开始重新灌浆（复灌）。该发明可以同时对现场施工的多个灌浆孔进行灌浆压力、流量、密度以及表观吕容值四参数实时监控与单位注灰量报警控制分析。
Claims (6)
1.一种基于3D地质模型及实时监控的大坝灌浆工程分析控制方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)建立包括裂隙三维网络模型的三维地质模型；
(2)基于新增灌浆孔实测钻孔录像、岩芯照片资料动态更新三维地质模型与裂隙模型；
(3)建立实测灌浆孔的地质条件，地质条件指裂隙，透水率以及单位注灰量三者之间的函数关系；
(4)进行灌浆孔单位注灰量动态预测；
(5)灌浆施工过程灌浆压力、流量、密度以及表观吕容值四参数实时监控与单位注灰量报警控制分析。
2.如权利要求1所述的基于3D地质模型及实时监控的大坝灌浆工程分析控制方法，其特征是，建立包括裂隙三维网络模型的三维地质模型具体为：
(1)基于水电工程地质构造特点，分别采用三维混合数据结构和蒙特·卡洛(MonteCarlo)技术的建模方法实现三维地质模型的构建；数据类型主要包括3类：①、字符型数据，包括：岩层的名称及编号，软弱夹层的级别和规模，断层的代号，裂隙的编号；②、图片型数据，包括：地质横轴面剖面、裂隙素描图、灌浆孔的平面布置图、大坝坝体的剖面图和廊道的平面布置图；③、数值型数据，包括：岩层的产状、裂隙的迹长和间距、灌浆孔的坐标、长度、倾向和方位角；
(2)基于确定性地质数据，采用三维混合数据结构，地质构造曲面和地质体的非均匀有理样条(NURBS)构造技术，实现岩层、断层、风化层、软弱夹层的三维模型构建；
(3)基于统计型地质数据，采用蒙特·卡洛(MonteCarlo)技术对裂隙的几何参数进行模拟，通过裂隙的几何参数对裂隙三维网络进行构建；
(4)基于布尔运算分析模型之间的空间位置关系，对重叠的地质体进行布尔差运算，从而实现各类地质模型在空间位置上的耦合。
3.如权利要求1所述的基于3D地质模型及实时监控的大坝灌浆工程分析控制方法，其特征是，基于灌浆孔新增实测钻孔录像、岩芯照片资料动态更新三维地质模型与裂隙模型具体是：
(1)提取新增实测钻孔录像、岩芯照片的地质信息，并建立对应的地质信息库，包括实测二维地质剖面线，实测裂隙几何参数；
(2)用实测二维地质剖面线代替地质模型中相同位置的模拟地质剖面线，结合原有的确定性地质数据，实现岩层、断层、风化层、软弱夹层的三维模型的动态更新；
(3)基于实测裂隙几何参数，建立实测裂隙三维模型，并对MonteCarlo模拟得出的裂隙几何参数进行优化，进而通过动态校核技术，动态校核裂隙三维网络模型，确保实测区的裂隙空间分析与实际裂隙分布一致，从而实现三维网络裂隙模型的动态更新。
4.如权利要求1所述的基于3D地质模型及实时监控的大坝灌浆工程分析控制方法，其特征是，建立灌浆孔的实测地质条件，透水率以及单位注灰量三者之间的函数关系具体是：
(1)建立灌浆孔实测地质条件样本数据集，灌浆孔透水率样本数据集以及灌浆孔单位注灰量样本数据集；
(2)依据灌浆孔相交的裂隙数量，裂隙的隙宽以及岩体的属性，将灌浆孔实测地质条件样本数据集中的数据进行分类；
(3)在地质条件样本数据集分类的基础上，依据透水率的分布区间，对各类地质条件下的灌浆孔透水率样本数据集中的数据进行分类；
(4)通过线性回归、多元统计分析方法，建立各类地质条件，不同透水率区间下的，单位注灰量与透水率及地质条件的函数关系，该函数关系随着样本的增加将被进一步优化。
5.如权利要求1所述的基于3D地质模型及实时监控的大坝灌浆工程分析控制方法，其特征是，进行灌浆孔单位注灰量动态预测具体是：
(1)依据灌浆孔的几何数据，建立灌浆孔三维模型，通过布尔交集计算，确定与灌浆孔相交的地质体和裂隙，通过脚本程序自动获取与每个灌浆孔相交的地质体的岩体属性和裂隙的数量及宽度，从而实现对任意灌浆孔地质条件的预测；
(2)依据灌浆孔地质条件预测值以及实时采集的透水率数据，通过已经建立的灌浆孔地质条件、透水率和单位注灰量三者之间的函数关系，实现对任意灌浆孔的单位注灰量的动态预测。
6.如权利要求1所述的基于3D地质模型及实时监控的大坝灌浆工程分析控制方法，其特征是，灌浆施工过程灌浆压力、流量、密度以及表观吕容值四参数实时监控与单位注灰量报警控制分析具体是：
针对正在施工的灌浆孔，实时监控其对应的灌浆压力、流量、密度和表观吕容值四参数，并将每个灌浆孔实时采集到的单位注灰量值与其对应的单位注灰量预测值进行动态比较，如果实测值小于预测值，那么继续灌浆，并判断该孔是否满足灌浆结束条件，若满足则结束灌浆，否则比较下一条实测灌浆数据与预测值的关系，直至满足灌浆结束标准，结束该孔灌浆施工，如果实测值大于等于预测值，则发生报警，通过报警装置提示现场工作人员，接到报警信息后，现场人员立即停止该孔的施工，并查找发生报警的具体原因，依据原因管理人员提出新的灌浆措施并开始重新灌浆。
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