理论与试验研究

基于迭代插值和约束修正的钻孔构建方法及应用

  • 王培瑞 ,
  • 郑飞 ,
  • 安雪锋 ,
  • 李芷
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  • 中国地质大学(武汉) 工程学院,武汉 430074
王培瑞(2000—),男,四川德阳人,硕士生,主要从事三维地质建模及地下工程风险评估方面的研究。E-mail:wpr13018223368@163.com
郑飞(1990—),男,山东邹平人,博士,教授,主要从事地下工程建模、裂隙岩体数值模拟及工程风险评估方面的研究。E-mail:zhengfei@cug.edu.cn

收稿日期: 2024-12-01

  网络出版日期: 2025-09-03

基金资助

国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目(41920104007);国家自然科学基金青年基金项目(42107197,42207217)

Borehole Construction Method Based on Iterative Interpolation and Constraint Correction and Its Application

  • Wang Peirui ,
  • Zheng Fei ,
  • An Xuefeng ,
  • Li Zhi
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  • Faculty of Engineering, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430074, P. R. China

Received date: 2024-12-01

  Online published: 2025-09-03

摘要

钻孔插值建模方法因流程自动化、模型更新快速化的特点在地下工程三维建模场景中得到广泛应用,而较为稀疏、数据有缺失的原始钻孔数据限制了建模的准确性,且其他非钻孔类的地质数据难以有效利用。针对以上问题,提出一种基于迭代插值和约束修正的虚拟钻孔自动化构建方法,同时考虑数据空间分布均匀性、非钻孔数据有效约束及插值数据的复利用,以获得更高质量的虚拟钻孔数据,提高建模准确性。首先,提出针对空间虚拟点位均匀获取的三角化加密方法,获得钻孔加密系数μ;其次,提出搜索和迭代插值算法实现虚拟钻孔分层信息获取,并引入多源数据约束修正准则和异常值剔除修正准则对迭代算法进行优化;同时,提出了基于加权平均表征的模型准确性评估方法。基于营盘壕煤矿延安组地层数据,采用提出的方法进行了建模验证,结果表明:“迭代插值”和“约束修正”分别使模型的层厚误差、层厚相对误差、埋深误差减少“3.12 m、1.39%、1.09 m”和“0.42 m、0.19%、0.41 m”。

本文引用格式

王培瑞 , 郑飞 , 安雪锋 , 李芷 . 基于迭代插值和约束修正的钻孔构建方法及应用[J]. 地下空间与工程学报, 2025 , 21(S1) : 60 -66 . DOI: 10.20174/j.JUSE.2025.S1.08

Abstract

The borehole interpolation modeling method is widely used in 3D modeling of underground space engineering scenarios due to its characteristics of process automation and rapid model updates. However, the sparse and missing original borehole data limit the accuracy of modeling, and other geological data is difficult to effectively utilize. A virtual borehole automation construction method based on iterative interpolation and constraint correction is proposed to address the above issues, which considers the uniformity of data space distribution, effective constraints of non-borehole data, and the compounding of interpolation data, to obtain higher quality virtual borehole data and improve modeling accuracy. Firstly, a triangulation encryption method is proposed for obtaining uniformly distributed virtual borehole positions, which is characterized by borehole encryption coefficients; Secondly, a search and iterative interpolation algorithm is proposed to obtain virtual borehole layering information, and a multi-source data constraint correction criterion and outlier removal correction criterion are introduced to optimize the iterative algorithm; Meanwhile, a model accuracy evaluation method based on weighted average representation was proposed. Based on the geological data of the Yan'an Formation in Yingpanhao Coal Mine, the proposed method was used for modeling verification. The results showed that “iterative interpolation” and “constraint correction” reduced the layer thickness error, layer thickness relative error, and burial depth error of the model by “3.12 m, 1.39%, 1.09 m” and “0.42 m, 0.19%, 0.41 m”, respectively.

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