巖土工程中勘察技術(shù)數(shù)字化應(yīng)用

摘要：在建筑物的擬構(gòu)過程中，進(jìn)行可行性分析和設(shè)計，對地基進(jìn)行相應(yīng)的事前處理是非常有必要的，而巖土工程勘察則為這些工作提供了科學(xué)合理的參考依據(jù)。對各類巖土的特性進(jìn)行研究是巖土工程勘察的重要內(nèi)容，與傳統(tǒng)的勘察技術(shù)相比，將數(shù)字化技術(shù)運(yùn)用于這一領(lǐng)域能夠給其發(fā)展帶來新的思路。本文針對傳統(tǒng)勘察技術(shù)的不足，對勘查技術(shù)的數(shù)字化應(yīng)用進(jìn)行了探討，對其關(guān)鍵技術(shù)以及系統(tǒng)的構(gòu)建做了具體的分析。

關(guān)鍵詞：巖土工程 勘察技術(shù) 數(shù)字化應(yīng)用

0 引言

巖體和土體是巖土工程研究的具體對象。其中，前者的形成過程十分復(fù)雜，它在整個地質(zhì)的歷史過程中會經(jīng)受到各種外力的作用，所處的外部環(huán)境也千變?nèi)f化。存在于不同地區(qū)的巖體，由于所經(jīng)歷的外力作用過程差別很大，它們最終的工程性質(zhì)也會千差萬別[1]。當(dāng)巖石裸露在外面，長時間的外部環(huán)境作用后會形成土，這些巖土有的會停留在原地，有的在風(fēng)雨的推動下會形成土層。在不同的地區(qū)，氣候環(huán)境不同，土層受到的風(fēng)化作用和搬運(yùn)動力條件會存在差異，這也會導(dǎo)致土體的工程性質(zhì)具有很強(qiáng)的區(qū)域性。

1 數(shù)字化巖土工程勘察簡介

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的巖土工程勘察設(shè)計技術(shù)有了很大進(jìn)步。近年來，計算技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用也進(jìn)一步加快了工程勘察設(shè)計的發(fā)展。所謂數(shù)字化巖土工程勘察，主要是利用先進(jìn)的測繪、數(shù)據(jù)庫以及計算機(jī)通信等技術(shù)，基于計算機(jī)軟件平臺，將所有相關(guān)聯(lián)的信息進(jìn)行合理組合集成，最終建立起合理的信息流程。這種技術(shù)改變了過去的手工方式，改用CAD技術(shù)，真正意義上實現(xiàn)了信息化的數(shù)據(jù)采集和數(shù)字化的勘察信息處理。同時，在硬件系統(tǒng)上可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)操作，方便自動化的處理圖形和文字。

2巖土工程勘察數(shù)字化的關(guān)鍵技術(shù)

首先，在數(shù)字化地質(zhì)建模方法上，當(dāng)前使用較多的是表面模型法。該方法已有多年的使用歷史，其建模原理是：對工程地質(zhì)體的外表面進(jìn)行準(zhǔn)確的表示，以此來進(jìn)行均質(zhì)地質(zhì)體的表示。在這種建模法中，獲取數(shù)據(jù)的方法是進(jìn)行測點(diǎn)得到離散型的測點(diǎn)信息，該信息中不僅包括有數(shù)據(jù)的幾何特征，而且還包含有數(shù)據(jù)的屬性特征。通過得到的這些數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果重構(gòu)地質(zhì)體界面的分析。當(dāng)然，對這些離散測點(diǎn)進(jìn)行處理的過程中，可以將具有相同屬性的測點(diǎn)按照相應(yīng)的規(guī)則連接在一起，以此形成網(wǎng)狀的曲面片，從而可以進(jìn)一步對整個地質(zhì)體的空間屬性進(jìn)行確定。在表面表示的環(huán)節(jié)，還可以采用很多其他的方法，比如：數(shù)學(xué)模型法、圖示模型法等。對于后者來說，又分為：規(guī)則格網(wǎng)法、邊界表示法、等值線法、不規(guī)則格網(wǎng)法等[2]。在這里，對不規(guī)則格網(wǎng)法進(jìn)行介紹，它是采用區(qū)域內(nèi)的有限點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域的劃分，將區(qū)域劃分為三角面網(wǎng)絡(luò)。在整個區(qū)域中，所有的點(diǎn)要么處于三角面的內(nèi)部，要么處于頂點(diǎn)或是邊上。當(dāng)某點(diǎn)位于三角面的內(nèi)部或是邊上時，可以通過線性插值的方法得到其數(shù)學(xué)屬性。

其次，對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來說，在衛(wèi)星定位系統(tǒng)基礎(chǔ)上的勘察，涉及到的數(shù)據(jù)主要是地理信息方面的數(shù)據(jù)，分為：空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)。主要來源于：基礎(chǔ)性的地理數(shù)據(jù)，即自然區(qū)畫圖和地形地貌圖，其中，前者反映的是研究區(qū)域內(nèi)主要道路、居民區(qū)等公共設(shè)施的自然地理信息，后者反映的是研究區(qū)域內(nèi)的原有地貌情況。研究區(qū)域內(nèi)的勘探資料，經(jīng)過合理篩選和處理后，勘探點(diǎn)處包含有環(huán)境、地理等大部分信息以及地層信息，如：液化等級和指數(shù)、特征周期等。構(gòu)建巖土勘察工程的數(shù)字化數(shù)據(jù)庫的主要步驟為：設(shè)計數(shù)據(jù)庫的概念模型，數(shù)據(jù)庫管理作為一項基礎(chǔ)性工作，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)密集度，處理起來也十分復(fù)雜，為了得到全面準(zhǔn)確的概念性模型，需要對數(shù)據(jù)對象及其屬性進(jìn)行研究，同時建立數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)。下一步是進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的建立，將數(shù)據(jù)劃分為三類：原始數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)是通過用戶側(cè)輸入的，主要是由測點(diǎn)數(shù)據(jù)組成；中間數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)是系統(tǒng)自動生成的，包括地層層面的等值線模型、三維表面模型等，它們可以各種圖件，供用戶使用，也可以實現(xiàn)信息的查詢操作；最終數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)的種類較多，從用戶需要的角度考慮，主要是圖形以及文檔資料。

3 巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)實現(xiàn)的方案分析

分析方案的第一步，需要對巖土工程勘察進(jìn)行數(shù)字化。在巖土工程勘察的設(shè)計中進(jìn)行數(shù)字化處理意味著不同學(xué)科的有機(jī)結(jié)合，從而建立與傳統(tǒng)方法完全不同的全新的分析過程。數(shù)字化系統(tǒng)的建立涉及到的技術(shù)包括：測繪技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及CAD技術(shù)等[3]。另外，還需要與地理信息系統(tǒng)（GIS）有機(jī)結(jié)合，GIS系統(tǒng)能夠為勘察數(shù)字化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)采集以及管理能力，在空間查詢和分析上也有很大幫助，將原來復(fù)雜的勘察研究簡單化，同時，GIS還具有強(qiáng)大的可視化操作能力，它能夠提供可視化操作平臺給巖土工程勘察，真正意義上實現(xiàn)場地方域的數(shù)字化。地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)的相關(guān)理論也為數(shù)字化系統(tǒng)中物性指標(biāo)的數(shù)字化提供了理論依據(jù)和實現(xiàn)基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

作為一門應(yīng)用型學(xué)科，巖土工程最終是為工程建設(shè)服務(wù)的。工程建設(shè)中遇到的各種巖土問題都應(yīng)該成為巖土工程重點(diǎn)研究的課題。土木工程建設(shè)與巖土工程有著密不可分的聯(lián)系，在中國這種聯(lián)系表現(xiàn)的更加突出。要提高我國的巖土工程勘察技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)字化是必經(jīng)之路，也是勘察技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。它極大的改變了傳統(tǒng)的勘察技術(shù)，綜合運(yùn)用各學(xué)科的知識，無論在操作方法還是實現(xiàn)效果上都有較大的優(yōu)越性。但是在當(dāng)前，這一技術(shù)依然處于發(fā)展的初級階段，未來之路依然很長，其中有很多關(guān)鍵性的問題沒有得到很好的解決，在人才方面也較為匱乏。因此，我國要大力培養(yǎng)巖土工程勘察設(shè)計方面的專業(yè)人才，加大該技術(shù)研究的投入力度，從真正意義上實現(xiàn)巖土工程勘察技術(shù)的數(shù)字化。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 方海東，施斌，王寶軍.GIS 在環(huán)境巖土工程中應(yīng)用的回顧與展望[J].桂林工學(xué)院學(xué)報，2001，21（4）.