近些年来,随着国民经济的飞速发展,我国在交通建设领域已经取得了十分瞩目的成就,隧道工程作为交通基础建设领域的控制性工程,在建设复杂性不断加大的同时对施工期的开挖和运营期的维护等技术也提出了越来越高的要求。然而在实际的隧道工程中,地质构造复杂,地质信息众多,面对大量的传统二维图件资料,普通的地质工作者以及隧道设计和施工人员很难全面、准确、直接的了解隧道周围的整体地质情况,难免为隧道工程的建设带来困难与失误。因此,传统的二维工程地质方法已不再适应当前铁路建设快速发展的需要,三维地质建模及隧道模型的可视化技术应运而生。三维地质建模就是以各种原始地质数据为基础,建立能够反映地质体构造形态、构造关系及地质体内部属性变化规律的数字化模型,通过适当的可视化方式,能够展现虚拟的真实地质环境。基于此,论文首先对三维地质建模的整体流程和基于断面轮廓线的建模方法进行了深入的研究,针对目前几种常用局部优化方法的不足,提出了一种适用于复杂断面轮廓线形式下的归一化重构三维地质体表面模型的方法;通过地质体相同属性地层区块单元之间的连接算法建立了模型中所有几何元素之间的拓扑关系;其次,论文对隧道开挖建模算法进行了深入的研究,对隧道断面轮廓线预处理之后在完成了在地质体模型中创建三维隧道模型的工作;最后,为了将三维隧道地质模型进行直观形象的展示,论文对三维可视化技术进行了研究,在基于OSG+Qt搭建的三维组件库环境中开发了三维隧道地质建模及可视化系统,实现了模型的旋转、缩放、分层显示等可视化功能。三维地质建模是一门高度交叉的学科,本文的研究综合利用了工程地质学、空间立体几何学、计算机图形学以及隧道工程中的相关知识和原理,将传统的二维工程地质研究引入到三维空间中,极大地提高了研究的广度和深度。隧道工程作为地下工程建设的重中之重,三维地质建模及其可视化技术的研究对于隧道工程建设的科学性、合理性、安全性具有十分重要的意义,能够在很大程度上满足科研和生产实际的需要,具有极高的研究价值。