三维地质建模能力是勘查技术与工程、城市地下空间工程、资源勘查工程等专业学生的基本功，通过软件建立三维地质建模与仿真实验系统，开展地质建模方面的系统训练，可提高学生的建模能力，加深学生对工程地质信息的理解，对于提高学生的实践能力和创新能力具有重要作用。

全球范围内，滑坡的发生每年都会造成大量的人员伤亡与财产损失。确定滑坡的致灾范围，对其致灾过程进行动态模拟具有重要的现实意义。由于滑坡稳定性的影响因素较多，滑坡滑动的时间较短，治理效果难以定量描述等原因，学生无法有效地观察到滑坡的变形与滑动，也很难理解不同工程治理措施的防护效果。鉴于此，滑坡形成过程与治理效果仿真实验系统利用有限元软件，模拟滑坡的形成过程及其致灾范围，并通过可视化软件系统，进行三维动画显示。学生在实验过程中自主设置岩土类型、地质构造条件和工程处治措施，通过模拟计算和结果仿真演示，为学生呈现直观、全面、动态的滑坡运动规律与处治效果。

地应力是众多地质灾害发生的内动力因素之一，在区域地壳稳定性评价中意义重大。由于场地和经费等原因，不可能进行大量的现场测量，但简单采用线性回线等方法得到的结果由于实际出入较大。大地构造应力场数值仿真实验系统利用有限元软件开展三维构造应力场数值仿真，并借助Flash软件，模拟仿真地层的构造变形及其作用过程，方便学生观察到不同岩层在不同拉压速度下发生形变的整个过程，并全面认识地质构造的演化过程。

（1）三维地质建模与仿真实验系统

功能简介：

本实验以Windows为平台，利用三维可视化地质建模软件Petrel，基于钻孔数据及地质平面图和剖面图进行三维地质建模，建立完整的地质模型，实现三维地质信息集成和还原以及模型的动态显示，并实现Petrel与FLAC-3D软件的有效连接，以该接口进行边坡开挖数值仿真分析。通过模拟计算和结果仿真演示，为学生呈现直观真实多层面的三维地质模型（图1），加深学生对岩石地质特性、地质构造、地质钻孔柱状图及其岩性变化规律的认识与理解，激发学生对专业研究的兴趣，提高学生的专业技能，拓展学生的就业范围。

图1 三维地质建模与仿真

教学效果：

使学生掌握Petrel地质建模软件的使用方法，加强学生地质建模能力的培养，加深学生对工程地质信息及其分布规律的认识，增加教学的生动性和直观性。

实验项目（表1）：

表1 三维地质建模与仿真实验

（2）滑坡形成过程与治理效果仿真实验系统

功能简介：

本实验将通过利用动画和有限元软件，建立边坡模型，变换不同边坡高度、临空面条件、土性参数和工程处治措施，开展滑坡形成过程的数值仿真，并将不同阶段的滑坡立体模型进行可视化处理，通过连续图像展示滑坡的运动过程和堆积方式（图2）；使学生在学习有限元模拟仿真软件的同时，深入认识滑坡特征，加深学生对不同外界环境诱化下滑坡形成特点及不同工程措施处治效果的认识与理解，激发学生对专业研究的兴趣，提高学生的专业技能，拓展学生的就业范围。

图2 滑坡形成过程动画仿真

教学效果：

使学生掌握专业模拟软件工具的使用方法，加强了学生对滑坡的形成条件、形态特征、野外识别特征以及工程处治措施的掌握，增加了教学的生动性和直观性。

实验项目（表2）：

表2 滑坡形成过程与治理效果仿真实验

（3）大地构造应力场数值仿真实验系统

功能简介：

通过搭建的三维构造应力场有限元模型，可模拟地层在挤压、伸展、剪切等构造应力作用下产生褶皱弯曲及断裂的过程，再现构造变形的应力和应变的扩展态势。通过开展不同岩性、不同受力状态的构造变形仿真实验和动态演化模拟实验，学生可以直观的观察到地质构造运动的动态过程，加深对地质构造运动的理解，拓宽学生视野，强化专业知识。

图3 深部地层地应力场演化仿真

教学效果：

增进了学生对地质构造形成全过程与特征的掌握，增加了教学的生动性和直观性，提高了学生对地质构造与实际工程措施密切相关的认识。

实验项目（表3）：

表3 大地构造应力场数值仿真实验