袁建文 周永 宋立

【摘 要】巖土工程地質(zhì)勘察是探討地形、地層界面、斷層、地下水位和風(fēng)化層厚度，以確定該區(qū)域是否能滿足施工進(jìn)度。因此，巖土地質(zhì)勘察必須全面、準(zhǔn)確、直接地反映整個(gè)地質(zhì)空間的變化，才能為工程建設(shè)提供指導(dǎo)意見。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)使巖土地質(zhì)勘察變得更加簡單和準(zhǔn)確。

【關(guān)鍵詞】巖土工程；地質(zhì)勘察；數(shù)字化技術(shù)

1 前言

信息技術(shù)的發(fā)展為巖土工程數(shù)字化勘察技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了條件。在當(dāng)今的巖土工程中，數(shù)字化勘察技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟和廣泛應(yīng)用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)勘察技術(shù)的缺陷，為提高巖土工程勘察的質(zhì)量和效率提供了保障。本文簡要分析了傳統(tǒng)勘察技術(shù)的不足，以及數(shù)字勘察技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用優(yōu)勢和具體應(yīng)用方法，為以后的勘察工作提供參考和參考。

2 數(shù)字化勘察技術(shù)概述

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，目前我國巖土工程領(lǐng)域中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為一種趨勢。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)勘察技術(shù)在使用中存在的不足在巖土勘察工作中取得了可喜的成果。所謂數(shù)字化巖土工程勘察實(shí)際上是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、測繪技術(shù)以及CAD技術(shù)等，結(jié)合計(jì)算機(jī)和其他軟件，將工程項(xiàng)目的所有信息，包括勘察信息、工程進(jìn)度以及施工計(jì)劃等數(shù)據(jù)有機(jī)集成起來，以此為基礎(chǔ)建立起一個(gè)綜合計(jì)算機(jī)輔助信息流程，使勘察設(shè)計(jì)工作方法從手工轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化，朝著數(shù)據(jù)采集信息化、硬件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、勘察資料處理數(shù)字化的方向發(fā)展，并以此為前提形成多工種、多專業(yè)的工程勘察設(shè)計(jì)體系。該技術(shù)體系充分利用系統(tǒng)工程觀點(diǎn)，將有關(guān)設(shè)計(jì)、勘察等相關(guān)的圖像、表格利用數(shù)字化的方式進(jìn)行存貯，以供不同專業(yè)設(shè)計(jì)來使用。

3 傳統(tǒng)勘察技術(shù)問題

3.1勘察水平低

由于巖土工程的復(fù)雜性和特殊性，勘察技術(shù)就需要勘察人員時(shí)刻學(xué)習(xí)把握新的勘察技術(shù)，但由于專業(yè)的設(shè)置過細(xì)，分工太多明確使得設(shè)計(jì)和勘察脫節(jié)嚴(yán)重，使得勘察提供的數(shù)據(jù)信息，讓設(shè)計(jì)人員難于僅靠數(shù)據(jù)就理解到巖土的相關(guān)信息。因此造成勘察數(shù)據(jù)不能很好的在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)，使工作效率下降影響了工程質(zhì)量，并造成了不必要的浪費(fèi)。

3.2數(shù)字化地圖與數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)間不匹配

地形是工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此地形圖是設(shè)計(jì)底圖的基礎(chǔ)。但由于數(shù)字化地圖應(yīng)用到設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于技術(shù)的不成熟很難與相關(guān)設(shè)計(jì)軟件形成對接匹配，不僅影響了工程質(zhì)量還使很多設(shè)計(jì)系統(tǒng)得不到推廣應(yīng)用。

3.3勘察數(shù)字化程度不高

在傳統(tǒng)的勘察技術(shù)中，往往都是以表格、文字、圖紙等形式去體現(xiàn)，但信息數(shù)據(jù)很難得到體現(xiàn)多數(shù)都是地形地貌的描述。這樣影響了設(shè)計(jì)人員不能準(zhǔn)確的把握勘察信息對信息的利用率不高，從而造成設(shè)計(jì)的缺陷。

4 巖土工程勘察技術(shù)數(shù)字化具體內(nèi)容

4.1地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是巖土工程方域這方面的數(shù)字化，它是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，同時(shí)具有分布式結(jié)構(gòu)、廣泛的訪問空間以及獨(dú)立平臺的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、地理學(xué)等多門知識，同時(shí)在計(jì)算機(jī)硬軟件的支持下，綜合分析和管理巖土工程勘察的空間物理信息的地理數(shù)據(jù)，為工程項(xiàng)目的決策和管理提供可靠的信息，為野外的勘查工作提供了極大的便利。盡管地理信息系統(tǒng)與巖土工程勘察一體化屬于不同的領(lǐng)域，但是在巖土工程力學(xué)中卻包含了太多的地理信息，這些信息很大一部分都是與空間坐標(biāo)有關(guān)，后期的設(shè)計(jì)工作都是在空間信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行，換句話說，全面的地理信息是巖土工程勘察設(shè)計(jì)的強(qiáng)大后盾。地理信息系統(tǒng)集合了采集信息、管理信息和分析信息的系統(tǒng)，所以將地理信息系統(tǒng)綜合運(yùn)用到巖土工程勘察設(shè)計(jì)工作中能夠充分利用該系統(tǒng)在采集、空間分析和管理功能，來對沿途勘察工作以及在具體施工中所需數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析和管理，這與傳統(tǒng)的勘察技術(shù)相比，地理信息系統(tǒng)就具有很大的改進(jìn)。具體來說，地理信息系統(tǒng)在信息數(shù)據(jù)的采集和處理上會更加高效快速，而且采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量更加高，來源更加廣泛；地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫可以準(zhǔn)確描述和表達(dá)出空間實(shí)體，圖形和圖像的集成高度準(zhǔn)確，為后期勘察設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、構(gòu)件科學(xué)專業(yè)設(shè)計(jì)、分析和決策提供了全面的信息支持；最重要的一點(diǎn)，地理信息系統(tǒng)還具有智能化的可視化操作功能，使巖土工程勘察設(shè)計(jì)的可視化操作有了可能。

4.2地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)是在區(qū)域化變量理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通過對變異函數(shù)的應(yīng)用來分析不同空間中隨機(jī)分布的結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)和空間格局異常變化，來對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)的評估分析或者是模擬相關(guān)數(shù)據(jù)的離散性。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)包括典型統(tǒng)計(jì)學(xué)和空間統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識，重點(diǎn)是對地質(zhì)特征進(jìn)行科學(xué)分析。在巖土工程的勘察過程中，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)與地質(zhì)的歷史和應(yīng)力狀況有著很大的關(guān)系，有一定空間相關(guān)性，而且這種相關(guān)性在土層的隨意兩點(diǎn)間就能夠得到體現(xiàn)，如果兩點(diǎn)間的距離越大，它們之間的相關(guān)性就會減少，反之則會增加。一般在描述巖土空間自然相關(guān)性方面，是建立在隨機(jī)場景的基礎(chǔ)上，利用方差折減系數(shù)來判斷出“點(diǎn)”和它所處環(huán)境的變異性來計(jì)算巖土性相關(guān)距離，這也是巖土工程可靠度研究中的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。在巖土物性參數(shù)的統(tǒng)計(jì)過程中，相關(guān)距離是其中重要的參數(shù)之一，如果土層的巖土物性在完全相關(guān)距離之內(nèi)，那么兩點(diǎn)的巖土物性就會相互獨(dú)立，所以我們只需要計(jì)算工程中的特定土層巖土物性參數(shù)相關(guān)距離就能夠清楚了解該巖層地質(zhì)物性狀況。在相關(guān)距離的計(jì)算方面，計(jì)算方面有平均值法、相關(guān)函數(shù)法和回歸模擬法等等，不同的計(jì)算方法都需要相應(yīng)的理論依據(jù)，在應(yīng)用的難易程度上都有差異，有各自的優(yōu)勢。

4.3構(gòu)建地質(zhì)模型

數(shù)字化巖土工程勘察的地質(zhì)建模方法主要指表面模型法。表面模型法是巖土工程勘察領(lǐng)域普遍采用的一種常規(guī)方法，具體的建模方法是通過表述工程地質(zhì)體外表面來表示均質(zhì)地質(zhì)體，這種建模方法在巖土工程勘察中的應(yīng)用范圍較廣。表面模型法中的數(shù)據(jù)主要來自于原始的測點(diǎn)資料，這些測點(diǎn)資料均具有幾何特征和屬性特征，利用這些測點(diǎn)數(shù)據(jù)即可構(gòu)建工程地質(zhì)體的界面，從而將一系列具有相同屬性的散點(diǎn)連接為一個(gè)網(wǎng)狀曲面，進(jìn)而構(gòu)建出整個(gè)地質(zhì)體的界面。在表示表面的過程中經(jīng)常采用的方法有圖示模型法和數(shù)字模型法兩種，下面將重點(diǎn)分析圖示模型法中的不規(guī)則格網(wǎng)法這種建模方法。不規(guī)則格網(wǎng)法是根據(jù)勘察區(qū)域內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)將整個(gè)區(qū)域劃分為多個(gè)三角面網(wǎng)絡(luò)的方法，勘察區(qū)域內(nèi)的任何一個(gè)點(diǎn)都會在三角面上找到相應(yīng)位置，如果該點(diǎn)不在三角面的頂點(diǎn)上，通常可以通過線性插值的方法來獲得該任意點(diǎn)的數(shù)字屬性。不規(guī)則格網(wǎng)法是一個(gè)分段線性三維空間構(gòu)建模型，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由多種存儲方式，最簡單的存儲方式是對應(yīng)記錄每個(gè)三角面的形、邊、節(jié)點(diǎn)，這種存儲方式的優(yōu)點(diǎn)是：給定一個(gè)三角面就能找出其頂點(diǎn)屬性，在地形剖面線計(jì)算方面的效率較高，此外，也可以根據(jù)具體的情況在該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上添加其他變化以提高運(yùn)算效率。

5 結(jié)語

對巖土工程勘察方法實(shí)施改進(jìn)，逐步過渡到數(shù)字化勘察技術(shù)，并推廣其廣泛應(yīng)用，這是勘察工程發(fā)展的必然趨勢，但是這其中還有一段很長的路要走，不僅僅是因?yàn)槠渲羞€有一些關(guān)鍵技術(shù)問題尚未完全攻克，而且我國目前在數(shù)字化勘察、勘探方面的專業(yè)人才也很匱乏，因此，必須加大數(shù)字化巖土工程勘察技術(shù)人才的培養(yǎng)，并加快該技術(shù)的研究應(yīng)用，以真正實(shí)現(xiàn)巖土工程的數(shù)字化勘察的廣泛應(yīng)用。

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[2]朱康平.巖土工程勘察中綜合勘察技術(shù)的應(yīng)用[J].江西建材，2016，（09）：235-236.

（作者單位：中機(jī)三勘巖土工程有限公司）