系统概览与操作学习

系统加载完成后，首先进入欢迎界面，展示系统背景、实验目标，点击进入系统按钮即可开始实验，如图1所示。进入系统后首先点击系统右上角的问号按钮，弹出系统操作说明，用户仔细阅读后可了解系统操作方法。点击右下角的工具箱按钮，弹出实验中可使用的工具和响应提示，如图2所示。点击工程区背景模块按钮，用户可浏览工程区地质背景，为岩性调查等后续工作做准备，如图3所示。

图1 系统初始界面

图2 工具箱界面

图3 工程区背景界面

点击场区漫游模块按钮，通过W、A、S、D键控制视角的前进、向左、后退、向右以及视角远近，长按鼠标右键可拖动视角变动，配合使用键盘鼠标即可以第一人称视角观察场区地形地貌条件，观摩工程实例整体三维地质模型和实例对象的虚拟展示效果。借助Shift键的组合，可以加快行进的速度。在平洞内开展编录的过程中，可以借助上、下、左、右按键进行微动。

分场景岩性调查

点击岩性调查模块按钮，进入岩性调查模块。该模块分别在采石场和平洞内展示岩石露头和生物化石，用户可首先点击系统左下角采石场按钮在采石场内漫游并点击蓝色标记，结合工程区背景并观察照片中的典型特征进行岩性判别。下图展示典型的白云岩刀砍纹现象（图4）并抵近结构面进行量测（图5）。

图4采石场岩性调查界面（白云岩刀砍纹现象）

图5 采石场岩性调查界面（抵近后进行结构面量测）

平洞内工程地质岩组划分

用户点击左下角平洞按钮可移动至平洞内，点击工具箱打开探照灯，在平洞内漫游并点击蓝色标记，可查看三叶虫（图6）、笔石（图7）等化石标本。根据岩性特征、风化特征、完整程度等概略进行工程地质岩组的划分。

图6 平洞内岩性调查界面（三叶虫化石）

图7平洞内岩性调查界面（笔石化石）

分场景结构面调查

点击结构面调查模块按钮，进入结构面调查模块。该模块仅在平洞内进行，主要对四种结构面（断层破碎带、岩脉、裂隙、岩性交界面）进行调查分析。进入平洞，打开探照灯，观察第1处结构面，需记录结构面类型、风化程度、充填物特征、是否有地下水渗出。用户需点击卷尺测量该结构面与洞口的距离以便确定桩号，点击罗盘测量结构面的产状，点击卷尺测量其延展性和间距，点击蓝色标记观察现场实拍照片确定其风化锈染程度、充填物特征及地下水特征，点击塞尺测量结构面张开度。图展示使用卷尺测量断层破碎带宽度并利用喷涂工具做标记的场景。图8~10为其他工具使用的界面。

图8 喷涂工具和卷尺使用界面

图9 罗盘使用界面

图10插尺使用界面

自主勘查与测试设计及成果整理

点击地面钻孔按钮，进入地面钻孔模块，钻孔编录工作分两部分进行，第一步（如图11）需要在平洞中安置钻机，进行钻孔取样，并将取得的岩心放入岩心箱中；第二步（如图12）需要在采石场完成钻孔编录工作。

图11 平洞内钻孔界面

图12 采石场处岩心编录界面

除了勘察钻孔，还可以在平洞内自主布置原位测试与实验项目。图13展示了借助回弹仪测量岩性交界面回弹值的场景。

图13回弹仪使用界面

钻孔地质编录

用户可点击界面上的蓝色按钮查看岩心高清图片，根据观察到的内容确认岩性、风化程度、矿物组成及含量、充填物特征等内容。在进行岩心特征描述时，用户可以使用工具完成编录工作，如卷尺测量每段岩心长度（如图14）。

图14 卷尺测量岩心长度

在完成观察、描述工作后，用户需要根据所掌握知识，计算出RQD、岩心采取率等参数，最终需要完成的表格如图15所示。

图15钻孔编录表

平洞地质编录与展示图绘制

综合虚拟浏览成果与摄影测量成果，开展平洞地质编录实训，编录采用两壁剖切顶部向下投影的方式；用户可在平洞评价表（图16上方空白）内输入评价文本，并在图16中米格纸背景上绘制平洞编录展开图，展示典型结构面和危岩体的产状位置等信息。在进行平洞编录时，应全程保持探照灯打开状态，依次完成后续结构面调查工作。

图16平洞评价表及展示图绘制方格纸

危岩类型诊断

点击危岩诊断按钮，进入危岩体诊断模块，首先点击1号蓝色按钮，根据照片判断危岩体种类，如图17所示。

图17判断风化危岩类型界面

危岩治理措施选择

危岩类型判断正确后，可点击清理塌方按钮可清除塌方体、或者布置随机锚杆、工字钢支撑等进行治理。塌方清理、工字钢支撑、喷射混凝土治理模拟如图18~20所示。对于类型判别错误的危岩体，给与重判提示。

图18 清理塌方模拟界面

图19工字钢支撑模拟界面

图20 混凝土喷护模拟界面

三维地质建模与数值计算

本环节学时可机动设置，以反映不同层次参与者的基础差异。

资料收集完成后，参与者可按系统推荐的路线，登录三维地质建模、块体稳定分析两个网络平台（见下图21~22），将收集的资料以属性数据建模的方式制作地质模型，并借助块体理论进行块体体积估算、赤平投影岩体结构分析、节理网络模拟与随机块体分析、三维块体切割及块体系统渐进失稳分析等。也可按岩石力学中推荐的方法进行开挖松动圈估算等工作。

图21三维地质建模（属性建模）操作图

图22 块体稳定计算分析云平台链接端口图

成果整理及报告编写

上述实验工作完成后，进入报告内容整理和成果提交阶段。需要参与者进一步对实验的成果加以整理分析后，在图16界面中，填写实验过程分析及结论，并在完成后点击按钮提交。提交完成后，即可获得实操部分评价分数。

报告中，要求必须要对采集的同类样本的信息开展离散性计算分析，即需要提供统计数值的变异系数。

变异系数定义为参数统计成果均方差与参数统计得到的平均值的比值。