巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)分析

陳媛媛

摘 要：巖土工程地質(zhì)勘察是工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提，傳統(tǒng)勘察方式具有一定的局限性，不能滿足當(dāng)前勘察要求。那么如何突破當(dāng)前的技術(shù)，讓巖土勘察更能真實(shí)反應(yīng)當(dāng)前的地質(zhì)分布特點(diǎn)是擺在我們面前的難題。本文首先對(duì)當(dāng)前我國巖土工程勘察的現(xiàn)狀及問題進(jìn)行分析，以此為前提從數(shù)字化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面重點(diǎn)進(jìn)行了分析，以便為巖土工程勘察提供新的思路。

關(guān)鍵詞：巖土工程；地質(zhì)勘察；數(shù)字化系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：P231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

眾所周知，如今學(xué)科發(fā)展的三大支柱是：理論、實(shí)驗(yàn)和學(xué)科計(jì)算機(jī)技術(shù)。特別是學(xué)科計(jì)算機(jī)的發(fā)展為應(yīng)用學(xué)科的發(fā)展帶來了巨大的變化。三大支柱帶來的巨大變化也影響了巖土工程勘察領(lǐng)域。

1 我國巖土工程勘察的現(xiàn)狀及存在的問題

隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，巖土勘察設(shè)計(jì)工作取得了巨大的進(jìn)步，并與國際差距縮小。但是仍存在有以下幾個(gè)問題：

1.1 勘察資料與設(shè)計(jì)脫節(jié)

由于之前部門長期都是勘察、設(shè)計(jì)、施工都是分散作業(yè)，加之一些新規(guī)范，新技術(shù)應(yīng)用不及時(shí)，造成巖土工程設(shè)計(jì)與勘察脫節(jié)。這不免造成勘察提供的勘察資料讓設(shè)計(jì)人員往往摸不著頭腦。并且就當(dāng)前實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，勘察在設(shè)計(jì)整個(gè)過程的參與度還不夠。另外，由于設(shè)計(jì)和勘察的脫節(jié)，設(shè)計(jì)人員往往勘察方面知識(shí)不足，很難深層次理解勘察資料，使勘察資料有效性沒有得到最大發(fā)揮，造成了不必要的浪費(fèi)和損失。

1.2 系統(tǒng)綜合能力差

巖土工程勘察設(shè)計(jì)涉及到方方面面的信息，包括水文、地理等等。然而，現(xiàn)有的巖土工程勘察設(shè)計(jì)系統(tǒng)還沒有實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的綜合采集、分析，因而使得設(shè)計(jì)方案可以獲取的信息量有限，并不能得到全方位的數(shù)據(jù)支持。

1.3 巖土工程勘察設(shè)計(jì)系統(tǒng)的局限性

現(xiàn)有的巖土工程勘察設(shè)計(jì)系統(tǒng)不具備空間分析能力，這種局限性極大的限制了其功能的發(fā)揮，如難以科學(xué)決策支持現(xiàn)有的勘察設(shè)計(jì)方案，取而代之，現(xiàn)有的勘察設(shè)計(jì)方案很大程度上受到專業(yè)人員主觀因素的影響。另外，現(xiàn)有的很多軟件都是比較落后的，與實(shí)際脫節(jié)。落后的軟件就很難反應(yīng)實(shí)際的情況，解決具體問題也非常的不完善。

1.4 勘察技術(shù)與國際水平有較大差距

雖然解放以來我國巖土工程勘察技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，但是與國際先進(jìn)技術(shù)相比，我們?nèi)杂泻艽蟮牟罹?，主要原因是我們?cè)诟母镩_放以來與國際先進(jìn)國家技術(shù)交流不充分，國內(nèi)巖土勘察技術(shù)成熟的過程相對(duì)閉塞，呈現(xiàn)曲折發(fā)展的狀態(tài)。

2 數(shù)字化系統(tǒng)方案

2.1 巖土工程勘察數(shù)字化

數(shù)字化簡單來說就是將一些分散的元素整合在一起，從而成為一個(gè)更具有整體性和協(xié)調(diào)性的整體。正是由于數(shù)字化這個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，因而被認(rèn)為是極具有價(jià)值的一個(gè)過程。如果設(shè)計(jì)到巖土工程勘察設(shè)計(jì)這個(gè)領(lǐng)域，我們可以將巖土工程勘察數(shù)字化解釋為不同學(xué)科的有效組合。這個(gè)數(shù)字化系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于充分整合和利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。尤其是CAD技術(shù)轉(zhuǎn)變，使得信息化采集數(shù)據(jù)，數(shù)字化處理勘察資料，網(wǎng)絡(luò)化硬件系統(tǒng)等成為可能，并隨著其發(fā)展逐步建立起完善的工程勘察設(shè)計(jì)體系。具體說來巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)的概略工作流程如圖1所示。

2.2 巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)的組成

巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)因承載著采集和整合數(shù)據(jù)信息的任務(wù)，因而對(duì)技術(shù)的要求比較高，它主要涉及多方面的技術(shù)，如地理信息系統(tǒng)（GIS）、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、地質(zhì)建模、AutoCAD和Word自動(dòng)化等。如圖2所示，他們以勘察和設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)形成一個(gè)嚴(yán)密的系統(tǒng)工程：

由圖2我們可以清晰明了的看到數(shù)字化系統(tǒng)將這些技術(shù)緊密結(jié)合起來并形成了一個(gè)體系，這與傳統(tǒng)的各學(xué)科獨(dú)立工作不同，這樣不僅能夠促使各學(xué)科的相互滲透，相互交流，同時(shí)也方便數(shù)據(jù)的整合和集成。實(shí)現(xiàn)巖土設(shè)計(jì)數(shù)字化必經(jīng)階段和前提條件是巖土勘察的數(shù)字化，因而我們應(yīng)加大對(duì)巖土勘察數(shù)字化的建設(shè)。

3 數(shù)字化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

巖土工程地質(zhì)勘察數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)，主要解決以下關(guān)鍵問題：巖土工程勘察中場地方域的數(shù)字化、場地物性指標(biāo)的數(shù)字化、場地地層的數(shù)字化和巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。

如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)數(shù)字化系統(tǒng)呢，可以結(jié)合巖土工程地質(zhì)勘察與地理信息系統(tǒng)（GIS），這樣的好處就在于能夠充分利用GIS的優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮其效用。眾所周知，GIS具有強(qiáng)大的信息采集、處理、分析能力以及空間查詢功能?？辈鞌?shù)字化系統(tǒng)與GIS結(jié)合可謂是強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，一方面可以精確分析勘察數(shù)據(jù)資料信息，改善傳統(tǒng)勘察系統(tǒng)對(duì)于復(fù)雜多變情況下束手無策的狀態(tài)。另一方面有利于實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)中場地方域的數(shù)字化。因?yàn)榻柚鶪IS的優(yōu)勢(shì)可以創(chuàng)建可視化操作平臺(tái)，而這個(gè)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)勘察數(shù)字化的前提條件。如何實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)中物性指標(biāo)呢？總的來說應(yīng)該通過理論聯(lián)系實(shí)際，理論作為指導(dǎo)，實(shí)際情況作為重要的參考。具體說來，理論主要是指地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、相關(guān)距離的基本理論。而所謂的實(shí)際就是結(jié)合工程情況包括物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、相關(guān)距離和工程場地剪切波速等，然后運(yùn)用理論進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析。巖土工程地質(zhì)建模相關(guān)理論詳細(xì)的對(duì)巖土工程勘察參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及虛擬巖土工程剖面、地質(zhì)相關(guān)屬性等計(jì)算的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了說明，其實(shí)，這就表示巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)中的場地地層的數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)。

總的來說，數(shù)字化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要考慮當(dāng)前的現(xiàn)狀，并且適應(yīng)其發(fā)展規(guī)律，對(duì)系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和總結(jié)，并綜合運(yùn)用相關(guān)技術(shù)才得以完成。

結(jié)語

巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，它跨多個(gè)專業(yè)多個(gè)學(xué)科，因而巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化不是一蹴而就的，而是一項(xiàng)長期的任務(wù)。要解決傳統(tǒng)的勘察設(shè)計(jì)情況，就應(yīng)該深入剖析當(dāng)前巖土勘察設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，并通過理論和實(shí)際的研究創(chuàng)建一個(gè)巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)，并且這個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)得到現(xiàn)有成熟技術(shù)并尋求或有的先進(jìn)技術(shù)的支持。只有這樣才能夠真正實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化。

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