由于结构面的隐蔽性，目前的勘察技术无法精确获取每条结构面的定位及力学参数，仅能根据出露情况获取产状信息。而结构面的定位是求解最大块体的关键因素，因此有必要考虑不同定位情况下结构面与开挖面的所有组合，并找到最不利情况，为工程开挖提供预测及评价。本文针对柱状开挖面的隧道工程，提出了一种投影平移方法，将复杂的空间问题转化为简单的平面问题，实现了三组和四组节理中最大可移动块体的快速求解。在此基础上，采用离散-切割-组合方法完成了曲面块体的精细化构建。数据格式统一且简洁，易于存储和程序开发。基于此开发的三维可视化程序显示出算法具有良好的精度与鲁棒性。
首先，采用向量法确定节理锥及其棱线向量，通过它们投影的关系判断节理锥是否能与开挖面形成关键块体。在构建有效节理锥的基础上，提出了一种投影平移法，通过平移边缘棱线实现了任意柱状开挖面上最大可移动块体的求解。如图1所示，在开挖曲线上平移边缘棱线，使其单位法线u与开挖曲线某点的单位外法线重合，此时通过求解方程的方法可以确定切点位置，并确定边缘棱线的定位。
在此基础上，采用离散-切割-组合方法重构了曲面块体。如图2所示，首先，设置一组放射状虚拟结构面（P1-P6）对锥形块体进行切割，完成块体的单元离散；其次，在面单元分类的基础上提出了曲面切割单元的详细算法，如单元B4被分为B4a和B4b两部分，完成曲面切割。最后开挖曲面以外的单元组合为曲面块体，完成块体的重构。
基于VC++和OpenGL开发了三维可视化程序，通过算例和工程实例验证了算法的精度、适用性及鲁棒性。图3为工程算例，展示了重构曲面与开挖面较高的匹配度。
将勘察中易于获取的结构面产状信息作为已知参数，考虑结构面定位的任意性，求解不同组之间可能形成的最大关键锥形块体。以最大块体体积为指标从块体理论角度来评价开挖方向的风险，它不是一种确定性的块体识别方法，而是一种风险评价指标。针对柱状开挖面的隧道工程，本文给出了四组结构面构建最大块体的具体方法，其中包括结构面定位方法以及曲面块体的重构方法。通过算例及工程实例分析得到以下结论：
（1）提出的多曲线开挖面下的结构面定位方法可以有效的确定最大可滑动区域，通过算例对此方法进行了验证，显示了此方法对于多曲线组合而成的柱状开挖面的适用性。
（2）在平面与曲面切割凸多面体算法的基础上，采用了一种离散-切割-组合算法来重构曲面块体，三维可视化算例显示重构的曲面与开挖面匹配度较高。与简化方法相比，采用此方法获得的滑动面面积以及块体体积更为准确。算例显示，重构后与重构前块体的体积比为0.4左右，滑动面面积比位在0.5 ~ 0.9之间，重构前后差异较大。因此，有必要对块体进行重构。此外，文中是以多面体为单元进行运算，多面体数据存储格式为“点-线-多边形-多面体”，统一了数据格式，提高了数据处理的效率，也符合计算机图形学的基本思想。
（3）通过工程实例进行了最大块体求解，其中包括四组结构面参与构建的五面体以及任意三组结构面参与构建的四面体，结果显示在隧道走向相同的情况下，存在五面体体积大于四面体体积的情况，因此在对隧道进行最大可移动块体分析过程中不能忽视五面体的影响，应综合考虑两种块体。
（4）本文所提方法尚无法考虑以下两种情况：一是由于结构面定位的不确定性，两个以上锥体存在重合区域时，求解潜在最大联合区域是一项较为复杂的工作，目前鲜有文献关注，是一项值得研究的问题，但应在结构面统计分布的基础上对其进行研究才具有工程意义；二是非平面结构面之间形成的块体。非平面的凹凸结构面具有非规则性，多采用离散的三角单元或样条曲线曲面进行描述，它对围岩的切割应建立在围岩离散单元基础之上。本文仅利用这种思想做了初步探索，采用开挖曲面对离散后的薄片单元进行切割，尚未实现非平面结构面对围岩的切割，但离散-切割思想应用于此方面是一项值得研究且有意义的工作。
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