GIS支持下巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化研究

河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì) 河北 張家口 075000

正文：

一、引言

GIS是一種新興的技術(shù)，在很多方面具有優(yōu)勢(shì)，尤其是對(duì)于管理空間信息的相關(guān)內(nèi)容，由于GIS所具備的獨(dú)特性，在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，例如巖土工程、資源管理等等。在我國(guó)的當(dāng)前發(fā)展階段，圖像處理技術(shù)在日漸成熟，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也在不斷發(fā)展，人們開始關(guān)注GIS在巖土勘察設(shè)計(jì)中的運(yùn)用情況，采用GIS技術(shù)，可以從很大程度上提高巖土勘察設(shè)計(jì)的工作質(zhì)量和效率，還能夠從一定程度上節(jié)省人力物力資源。

二、GIS在巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化中的應(yīng)用現(xiàn)狀

GIS技術(shù)在應(yīng)用的過程中，可以促進(jìn)信息查詢和存儲(chǔ)功能的應(yīng)用，同時(shí)也可以從一定程度上促進(jìn)空間疊加運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)。相關(guān)工作人員在對(duì)土地等級(jí)進(jìn)行測(cè)定的過程中，可以運(yùn)用定量分級(jí)法。對(duì)土體穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)測(cè)時(shí)，可以運(yùn)用一些三維建模軟件，并參照一些資料信息，生成三維模型。利用一系列的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，在GIS數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，保存形成的三維模型。相關(guān)工作人員還應(yīng)該對(duì)每種控件指標(biāo)進(jìn)行充分研究，為設(shè)計(jì)巖土工程奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。GIS在巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化應(yīng)用的過程中，主要是在管理方面進(jìn)行運(yùn)用，有時(shí)也會(huì)應(yīng)用到數(shù)據(jù)處理過程當(dāng)中，但是針對(duì)接口問題，目前還沒有十分有效的解決方法。

相關(guān)工作人員在巖土工程勘察設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，也會(huì)運(yùn)用到CAD，并且對(duì)其有較深的開發(fā)。在實(shí)際運(yùn)用過程中，GIS和CAD兩者之間有一定的不同之處。例如，兩者的功能不同、和DBMS的連接能力有一定的差異性，并且兩者具有的分析能力不相同。但是，兩者也有一定的相似之處。比如，GIS和CAD都可以對(duì)二維地圖進(jìn)行一定的處理，也可以對(duì)三維地圖進(jìn)行操作。在ARC/INRO中，可以形成TIN模塊，并且還可以進(jìn)行顯示，對(duì)地標(biāo)模型進(jìn)行一系列的分析研究，相關(guān)研究人員可以利用不規(guī)則三角網(wǎng)，構(gòu)建更深層次的地標(biāo)模型。

三、GIS支持下巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化

（一）GIS技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的一體化

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與GIS技術(shù)結(jié)合之后，在一些特定方面有很強(qiáng)的優(yōu)越性。通常會(huì)在一些邊坡現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)，對(duì)于邊坡土體來說，都是呈現(xiàn)原始狀態(tài)，土體的各方面特性，例如密實(shí)程度、滲透性能等等，與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)相比有較強(qiáng)的優(yōu)越性。在具體的試驗(yàn)過程中，僅僅只需要對(duì)降雨條件進(jìn)行一定程度的控制，準(zhǔn)確測(cè)定觀察結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)合理的整理，進(jìn)而得出有關(guān)邊坡情況的準(zhǔn)確結(jié)論。但是對(duì)于原位現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來說，也有一定的缺點(diǎn)。第一，在進(jìn)行原位試驗(yàn)時(shí)，對(duì)土體的各種指標(biāo)都有一定的約束，但是實(shí)際上自然邊坡是各種各樣的，因此通過原位試驗(yàn)所得出的結(jié)論具有一定局限性，可利用率不是很高。第二，原位試驗(yàn)所用到的設(shè)備比較多，十分復(fù)雜，所需要的試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，因此需要投入較高費(fèi)用，這就從很大程度上制約了該方法的使用。其次，試驗(yàn)還具有一定的危險(xiǎn)性。例如，在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)勘查工作當(dāng)中，邊坡可能會(huì)出現(xiàn)快速滑動(dòng)問題，如果沒有設(shè)定一個(gè)科學(xué)合理的預(yù)測(cè)方案，那么可能會(huì)帶來較大損失。

（二）GIS技術(shù)與數(shù)值模擬的一體化

GIS技術(shù)和數(shù)值模擬結(jié)合之后，操作就會(huì)變得非常簡(jiǎn)單，并且所用到的時(shí)間較短，進(jìn)行的試驗(yàn)需要投資的費(fèi)用降低，具有較高的效率。其次，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的越來越快，有限元仿真計(jì)算軟件也在不斷完善，從很大程度上促進(jìn)了數(shù)值模擬的發(fā)展，使其模擬過程的準(zhǔn)確性提高。相關(guān)的工作人員不斷研究和完善非飽和滲流程序SUSU，并利用此程序，對(duì)降雨滲流條件下邊坡土體內(nèi)的滲流場(chǎng)分布情況進(jìn)行了科學(xué)的計(jì)算。在2005年的時(shí)候，張艷剛利用Flac軟件進(jìn)行了一系列模擬過程，發(fā)現(xiàn)粘聚力和內(nèi)摩擦角在不斷改變的過程中，會(huì)對(duì)邊坡安全系數(shù)產(chǎn)生一定的影響。此一體化技術(shù)通過一系列的計(jì)算，得出了穩(wěn)定性和地下水位兩者之間的關(guān)系。在采用數(shù)值模擬的過程中，相關(guān)的工作人員必須要重視材料參數(shù)的選取，如何對(duì)一些十分復(fù)雜的參數(shù)進(jìn)行模擬，并不斷提升模擬的準(zhǔn)確性，是數(shù)值計(jì)算在應(yīng)用的過程中必須要密切注意的一個(gè)問題。

（三）GIS技術(shù)與模型試驗(yàn)的一體化

GIS技術(shù)與模型試驗(yàn)的一體化同時(shí)具有現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值模擬兩者的優(yōu)勢(shì)。采用模型試驗(yàn)，可以在特定的條件下，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行模擬，如果控制得較好，那么就能夠獲得和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)幾乎相同的試驗(yàn)條件。其次，采用模型能夠進(jìn)行多次填筑，相關(guān)工作人員在對(duì)填筑材料進(jìn)行選擇時(shí)，可以運(yùn)用很多種材料混合，從而能夠模擬各種各樣的邊坡土體。通過運(yùn)用一些外界工具，就能夠?qū)吰陆嵌?、下滑推力等一些條件進(jìn)行改變。采用模型試驗(yàn)，可以對(duì)邊坡的變化情況進(jìn)行充分反映，從而可以對(duì)破壞過程進(jìn)行了解，為分析降雨入滲機(jī)理提供充足條件。相關(guān)研究人員把邊坡模型進(jìn)行浸水操作，并通過離心機(jī)，施加一定的滑動(dòng)力，就可以得出在粉砂水條件下，邊坡高度不會(huì)對(duì)極限坡度產(chǎn)生影響的結(jié)論。在降雨入滲條件下，相關(guān)研究人員運(yùn)用離心機(jī)模型，采用此技術(shù)進(jìn)行相關(guān)邊坡模型試驗(yàn)，就可以得出邊坡土體含水量和土體損傷量成正比的結(jié)論。但是對(duì)于模型試驗(yàn)來說，也具有以上兩種試驗(yàn)的缺點(diǎn)。在模擬時(shí)，無法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)部分模擬徹底，同時(shí)所需要投入的費(fèi)用較高，會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間等。

四、結(jié)束語

巖土勘察工作在不斷發(fā)展的過程中，勘察設(shè)計(jì)一體化已經(jīng)逐漸變成了一種趨勢(shì)。采用GIS技術(shù)，不僅可以從很大程度上加強(qiáng)CAD各個(gè)工種之間的聯(lián)系，同時(shí)還可以促進(jìn)一體化生產(chǎn)體系的形成，其次可以提升經(jīng)濟(jì)效益，提高企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。