4.2.1　原理与思路

工程尺度的地层性质对建设工程的影响最大，与工程建设密切相关的岩土体性质评价、边坡稳定性分析、场地稳定性分析、地下室设计等问题都与工程尺度的地质条件密切相关，因此工程尺度的地质信息表达至关重要。工程尺度模型分析评价的对象是相关属性随空间位置变化的模型，需要在实体模型的基础上，离散化成规则或不规则网格（体元），并对每个网格赋予属性的模型（见图4-12）。

图4-12　基于四面体元（a）和六面体元（b）的工程尺度三维地质模型

第4.1节介绍的是在钻孔数据充足的情况下，构建三维地质建模的通用方法，适用于区域性地质环境评估，搭建场地的三维地质框架。但是具体到某个工程场地的不良工程地质问题时，在城市环境中，浅层地质（基岩以上）作为绝大多数建（构）筑物的赋存介质，发挥以下作用：①在规划选址阶段，主要地质构造、地下水情况、土层承载力、周边的地形坡度及其组成物质，决定了场地的选址、地基处理方案、基础选择、边坡清理及修正工作量等；②在运营阶段，场地周围的地下水升降、交通振动荷载对周围岩土体的稳定性影响等直接影响场地稳定性、周边居民点的环境安全及土地利用。由此可见，浅层地质条件是影响建（构）筑物的场地稳定性的重要因素，但现有研究并未考虑浅层地质中岩土体的不均质性。

工程尺度的浅层地质三维地质建模有多尺度、精细化、动态更新的特殊要求，原因如下：①浅层地质由于受人类活动和气候变化的影响较大，结构复杂，互层、夹层、侵蚀现象较多，岩土体边界和物理力学参数的不均质性和各向异性特征突出，在横向和纵向上的分布难以刻画；②在运营期间，场地天然岩土体仍受到建（构）筑物的影响，其边界和性质是不断变化的，其动态演化特征难以预测和刻画；③建模过程中的不确定性将在后续模型应用中被传播，应降低和定量表征不确定性。

对于某一具体的工程而言，三维地质建模是多尺度过程，这是因为：①规划阶段需在城市范围内选取工程地质条件好的场地，因此应提供区域尺度模型，区域尺度模型通常为城区工程地质评估、建筑物/隧道/管线/公路等选址、新城规划、地下空间规划、地灾预警等服务，一般需构建基岩表层、新生代地层、工程建设层（一般在100m 以内）；②建设阶段更关心场地的工程地质、水文地质及岩土工程问题，需提供更精细的工程尺度模型，工程尺度模型通常为某些大型工程应用服务（如水电站大坝、重要基础设施等），是在区域尺度模型的基础上，在工程结构范围内进行更精细的勘察和参数空间特征分析，从而构建更大比例尺的模型，一般需包括工程建设层的岩土体结构和属性。根据模型应用目的和尺度的不同，采用的三维地质建模方法相应不同。现有三维地质建模方法由于缺乏分析复杂岩土体空间分布的能力，应用到工程建设层时只能忽略物理力学参数的变异性，仅采用统计平均值进行定值分析，这显然是偏离实际情况的。