巖土工程勘察新技術(shù)的應(yīng)用研究

劉和平

【摘 要】巖土工程勘察是工程設(shè)計的先決條件，做好這一工作對后續(xù)施工有著重要意義。文章結(jié)合目前在巖土工程勘察中的常見問題，研究了巖土工程勘察新技術(shù)的應(yīng)用情況。

【關(guān)鍵詞】巖土工程；勘察技術(shù)；數(shù)字化勘察

【Abstract】Geotechnical engineering survey is a prerequisite for engineering design. Doing this work is of great significance for subsequent construction. Based on the common problems in geotechnical engineering investigation， this paper studies the application of new geotechnical engineering survey technology.

【Key words】Geotechnical engineering；Survey technology；Digital survey

巖土工程勘察是指通過工程地質(zhì)調(diào)查和測繪、勘探及采取土試樣、原位測試、室內(nèi)試驗、現(xiàn)場檢驗和檢測，對工程所在地的地形地貌、地層界面、地下水位、風化層等進行查明和分析，對建設(shè)場地的環(huán)境和工程條件進行評價，編制勘察文件，為工程施工提供參考和依據(jù)。因此可以說，巖土工程勘察是工程設(shè)計與施工的先決條件，做好這一工作對后續(xù)工作有著重要意義。本文結(jié)合目前在巖土工程勘察中的常見問題，研究了巖土工程勘察新技術(shù)的應(yīng)用情況。

1. 巖土工程勘察中的常見問題

由于工程項目工期一般都比較緊，因此巖土工程勘察就要求能夠在較短的時間內(nèi)取得準確和全面的勘察結(jié)果。但是由于我國地域廣闊，地形復(fù)雜，加上其他一些條件的限制，巖土工程勘察的難度一般較大，勘察結(jié)果不能做到盡善盡美。總結(jié)勘查中的常見問題有以下幾種：

（1）首先，對工程所在地區(qū)的地形地貌缺乏研究，忽視工程與環(huán)境的共同作用。如果對工程所在地地區(qū)缺乏了解，單純?nèi)タ疾焓┕c，往往難以全面了解這個地區(qū)地基土層的變化規(guī)律，造成工期延誤，資金浪費等問題。此外，勘察人員還經(jīng)常忽視工程與環(huán)境的共同作用，沒有考慮到周圍環(huán)境給施工場地帶來的影響，對施工設(shè)計論證不足，往往造成嚴重后果。

（2）其次，在勘察結(jié)果方面的問題。一些勘察工作隊為了趕任務(wù)或者降低成本，經(jīng)常漏做或者少做勘察項目，在具體作業(yè)過程中經(jīng)常與規(guī)范有出入，例如在鉆探取樣中，由于提鉆次數(shù)少等往往造成對不同巖土體和巖石風化程度的界面劃分，地質(zhì)構(gòu)造和軟弱結(jié)構(gòu)面的判定，以及不良地質(zhì)體的地質(zhì)界面等的結(jié)論不準確，或者對一些不明地下物體、空洞及其所處位置、形態(tài)等難以探明。

（3）最后，在勘察報告編制方面的問題?？辈靾蟾媸强辈旃ぷ鞯某晒枪こ淌┕さ膮⒖家罁?jù)。但是由于勘察工作經(jīng)常存在漏洞，加上一些工作人員自身業(yè)務(wù)素質(zhì)的影響，勘察資料往往質(zhì)量不高，不僅沒有結(jié)合具體的工程條件，還缺乏嚴密的闡述，不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。

（4）巖土工程勘察中的問題還有很多，除了需要謀求更好的勘察條件，提升業(yè)務(wù)人員自身的素質(zhì)之外，更需要應(yīng)用更先進的技術(shù)，以提高勘察工作的整體水平。

2. 巖土工程勘察新技術(shù)的應(yīng)用

2.1 數(shù)字化勘察技術(shù)。

隨著數(shù)字化的發(fā)展，傳統(tǒng)勘察方法逐步過渡到數(shù)字化勘察，這既是發(fā)展的要求，也是發(fā)展的必然趨勢。數(shù)字化勘察技術(shù)在應(yīng)用中關(guān)鍵在于以下兩個方面：

2.1.1 數(shù)字化建模方法。目前采用的建模方法主要是數(shù)字表面模型法（Digital Surface Model），這種方法能夠最真實地表達地面起伏情況，如圖1所示：

（1）數(shù)字表面模型法的基本內(nèi)容就是通用精確表示工程地質(zhì)體外表面的方式來表示均質(zhì)地質(zhì)體，可以抽象為把一系列同屬性的點按照一定的規(guī)則連接起來，構(gòu)成網(wǎng)狀曲面片，進而確定整個地質(zhì)體的空間屬性。表面模型法的數(shù)據(jù)來源是通過測點獲得的一系列離散的測點資料，包括測點的幾何特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)，然后利用數(shù)據(jù)解釋結(jié)果重構(gòu)地質(zhì)體界面。

（2）地形建模方法是采用某地區(qū)的DEM數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，然后疊加遙感影像來完成三維地形的顯示。對正射影像圖進行投影變換，并使用Photoshop進行調(diào)色處理，作為地形紋理或者說是三維城市的“底圖”。

（3）此外要涉及到的一個重要技術(shù)是地質(zhì)三維數(shù)字化，就是以地球三維地理空間中全面的地下各項內(nèi)容，包括地層、土質(zhì)、巖石、石油、天然氣、礦藏、海水、地下水、廢物等，對這些對象相應(yīng)在地球三維地理空間上各點的屬性、狀態(tài)、特征等的分布建立統(tǒng)一的三維數(shù)字化描述。

（4）目前存在的問題主要是：由于三維工程數(shù)值分析是基于已知離散點插值來實現(xiàn)的，但是地質(zhì)空間的分布由于其自身的復(fù)雜性和不完全確定性，有時僅從地質(zhì)空間剝離出離散點，并不能進行三維地質(zhì)工程屬性描述。同時由于工程地質(zhì)對象應(yīng)力、應(yīng)變屬性的相互關(guān)系無法把握，與現(xiàn)實地質(zhì)條件相差太遠，而用于分析工程地質(zhì)應(yīng)力、應(yīng)變的前提即工程地質(zhì)條件太簡單，以及把已知力或位移邊界條件簡化成離散點進行考慮，因此建立起來的三維描述的適用性與精確性往往還存在誤差或者缺陷。

2.1.2 數(shù)字化巖土勘察工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

2.1.2.1 基于GIS的巖土工程勘察涉及到的原始數(shù)據(jù)主要為地理信息方面的空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源包括：

（1）第一，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。主要包括地形地貌圖和自然區(qū)劃圖。

（2）第二，巖土工程勘察數(shù)據(jù)。主要有所研究區(qū)域的工程地質(zhì)勘探資料。各勘探點的所有信息（如地理、環(huán)境、土的物理力學指標等）。各類建筑場地的地層信息，比如年代、沉積相、液化等級等。

2.1.2.2 數(shù)字化巖土勘察工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要步驟有：

（1）第一，巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計。巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫管理作為巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)的一項基礎(chǔ)工作，是一個數(shù)據(jù)密集、處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用問題。為了能獲得反映信息世界的概念性數(shù)據(jù)模型，將與實體和聯(lián)系相關(guān)的功能與行為剝離出來，僅從現(xiàn)實世界中實體的數(shù)據(jù)側(cè)面來建立模型即研究數(shù)據(jù)對象與屬性及其關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上建立相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)。

（2）第二，數(shù)據(jù)庫的建立與實現(xiàn)。巖土工程一體化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有三類：用戶原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中間數(shù)據(jù)，最終數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)由測點數(shù)據(jù)組成，而測點數(shù)據(jù)又由測點幾何屬性數(shù)據(jù)（位置）和測點信息屬性數(shù)據(jù)；中間數(shù)據(jù)包括根據(jù)原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等，根據(jù)這些模型可以生成用戶需要的各種圖件，還可以進行各種信息查詢操作；最終數(shù)據(jù)種類繁多，主要是根據(jù)用戶需要由中間數(shù)據(jù)生成，包括圖形資料和文檔資料。

2.2 發(fā)展測試新技術(shù)。

（1）測試技術(shù)是勘察工作的基礎(chǔ)。我國在這一方面與國外還存在較大差距。與巖土力學相比，目前測試技術(shù)最大的問題是參數(shù)測試技術(shù)還很不成熟。要進一步完善測試技術(shù)，需要在傳統(tǒng)測試手段的基礎(chǔ)上進一步重視現(xiàn)代物理技術(shù)（波動理論、電子技術(shù)等）的應(yīng)用。例如，可以將土工測試從研究地基中的某一“點”發(fā)展到更大的空間范圍的“面”和“體”。另外土工測試將從第一代的直接試驗和第二代的觸探、旁壓試驗進入第三代的無孔、無損測試技術(shù)。

（2）測試技術(shù)的發(fā)展離不開硬件的支持，這就要求儀器和設(shè)備設(shè)計者和制造者進一步提高研發(fā)水平和制造水平，以更好地配合實際工作。還要求研發(fā)者多結(jié)合生產(chǎn)實際，密切關(guān)注與生產(chǎn)密切相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，真正做到理論與實踐相結(jié)合。

3. 結(jié)語

巖土工程勘察作為工程建設(shè)中的一項很關(guān)鍵的工作，關(guān)系到整個項目的運行質(zhì)量。由于我國的巖土勘察技術(shù)起步較晚，目前還存在一些問題，需要各位工作人員共同研究，逐漸提高勘察技術(shù)，盡快完善巖土工程勘察體系。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737（2018）06-18-915