數(shù)字化勘察技術(shù)在巖土工程中的運(yùn)用

鄒先進(jìn)，王鵬

（湖北工業(yè)大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院）

1 前言

了解和掌握地質(zhì)環(huán)境，有利于提高工程質(zhì)量和工程效率，避免因?yàn)閷Φ刭|(zhì)條件不了解的原因而導(dǎo)致盲目建設(shè)。近年來，巖土工程勘察的數(shù)字化技術(shù)技術(shù)已經(jīng)越來越成熟，科學(xué)技術(shù)的力量也在巖土工程勘察當(dāng)中得到了很大的發(fā)揮，在這樣的環(huán)境條件下，對巖土工程勘察的數(shù)字化技術(shù)與運(yùn)用進(jìn)行分析和研究，對使用的技術(shù)和方法進(jìn)行簡單的梳理，目的是提高技術(shù)和方法對巖土工程勘察的針對性指導(dǎo)作用。之前，相關(guān)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)在巖土工程勘察的一體化方面，本研究是對實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察的數(shù)字化的技術(shù)和技術(shù)方法的總結(jié)，是對前人研究內(nèi)容的技術(shù)和方法方面的補(bǔ)充，本文的對數(shù)字化的研究符合現(xiàn)代巖土工程勘察數(shù)字化智能化的趨勢，有利于巖土工程勘察智能化的發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 巖土工程勘察數(shù)字化及其特征

巖土工程勘察數(shù)字化，是根據(jù)建筑工程對地質(zhì)條件、信息等內(nèi)容的要求，利用現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)對建設(shè)工程地質(zhì)特征、巖土工程基本條件和環(huán)境特征進(jìn)行勘察、分析與評價，并編制反映勘察實(shí)情文件的一系列活動。為了進(jìn)一步提高現(xiàn)代工程建設(shè)的水平和質(zhì)量，必須對現(xiàn)代工程提供的技術(shù)指導(dǎo)更具有科學(xué)性和針對性，那么，現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)在巖土工程勘察方面的引入就成為一種對巖土工程勘察進(jìn)行信息科學(xué)技術(shù)改良的大勢所趨。通過巖土工程數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用，讓巖土工程勘測難度相對降低，解決了大規(guī)模勘測作業(yè)的實(shí)際問題。巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

巖土工程勘測在前期準(zhǔn)備階段，要對勘測的深度和間距加以確定，不同土層之間的距離是有一定差距的，以我國某地為例，具體土層之間的相關(guān)距離如表1所示。

數(shù)字化具有的特征主要有：動態(tài)性、安全性和集群性。動態(tài)監(jiān)控通過定向監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，可以對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行有效跟蹤，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患；通過使用靜態(tài)監(jiān)測程序?qū)ο到y(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行靜態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控和靜態(tài)監(jiān)控的有效結(jié)合；集群性，是通過集群化的控制技術(shù)使用，實(shí)施多功能模式的處理，從而降低數(shù)字化巖土工程勘察工作的實(shí)際難度。

3 巖土工程勘察數(shù)字化所使用的技術(shù)系統(tǒng)

3.1 感應(yīng)系統(tǒng)的使用

電子感應(yīng)器是控制系統(tǒng)的常用方法，其能夠?qū)Ω袘?yīng)器工作的范圍進(jìn)行不斷地調(diào)節(jié)，通過職能感應(yīng)完成相關(guān)對應(yīng)操作命令的執(zhí)行?？辈旃こ陶{(diào)度系統(tǒng)化和一體化的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)，需要感應(yīng)系統(tǒng)的支撐，通過電子感應(yīng)器在信號傳輸當(dāng)中的使用，實(shí)現(xiàn)了信號傳輸數(shù)字化。巖土結(jié)構(gòu)勘測的核心是數(shù)字化、智能化技術(shù)，通過電子感性系統(tǒng)的使用，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對施工開發(fā)場地自動化的勘察。巖土工程勘察的數(shù)字化體系中，通過使用感應(yīng)系統(tǒng)，可以很大程度上提升控制器的牢固性，讓操作更加簡單、直接。

3.2 傳輸系統(tǒng)的使用

傳輸系統(tǒng)一般運(yùn)用于數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng)首端的技術(shù)系統(tǒng)，是為了方便信號的傳輸。巖土工程勘察的數(shù)字化對通信網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量具有很高的要求，而傳輸系統(tǒng)對遠(yuǎn)程信號傳輸?shù)馁|(zhì)量和穩(wěn)定性都具有十分重要的作用。通過傳輸系統(tǒng)的使用，優(yōu)化了巖土工程勘察的控制系統(tǒng)，優(yōu)化了操作的整個流程，可以提供準(zhǔn)確度更高、更便捷的專業(yè)化服務(wù)，從而對巖土工程勘察進(jìn)有效行論證與客觀評價提供穩(wěn)定的技術(shù)支持。

3.3 存儲系統(tǒng)的使用

在巖土工程勘察過程中，獲取的不同地區(qū)的地質(zhì)數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行分類存儲，以積累豐富的資料，為后期地質(zhì)的研究提供大數(shù)據(jù)。巖土工程是一門綜合性工程，涉及到方方面面的內(nèi)容，所存儲的數(shù)據(jù)必須通過使用數(shù)據(jù)模型進(jìn)行處理，才可以使用，因此，對存儲信息和地質(zhì)數(shù)據(jù)的條理性具有較高的要求，存儲信息的詳實(shí)與否和質(zhì)量高度對經(jīng)過處理之后的數(shù)據(jù)反映真實(shí)狀況的程度有著直接的關(guān)系，存儲系統(tǒng)通過對有價值的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，為智能處理系統(tǒng)提供巖土地質(zhì)、地質(zhì)環(huán)境和土石結(jié)構(gòu)狀況真實(shí)可靠的資料，從而豐富巖土工程勘察的數(shù)字化建設(shè)體系。

4 巖土工程勘察數(shù)字化實(shí)際運(yùn)用的具體方法

4.1 信號轉(zhuǎn)換技術(shù)方法的運(yùn)用

巖土工程勘察數(shù)字化實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中，信號轉(zhuǎn)換技術(shù)方法的使用，通過對不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)變成可以識別的人工語言，從而給測繪分析提供數(shù)據(jù)信息和資料的依據(jù)。在信號轉(zhuǎn)換技術(shù)模式下的勘察系統(tǒng)中，通過將數(shù)字信號進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)變成人工可以識別的自然語言，再通過人工進(jìn)行處理，可以實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察的數(shù)字化，能夠優(yōu)化作業(yè)流程，保持勘查區(qū)域范圍內(nèi)作業(yè)流程穩(wěn)定。在巖土工程勘察中，數(shù)字化勘察涉及到土石結(jié)構(gòu)、巖土結(jié)構(gòu)以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文特征等內(nèi)容，通過信號轉(zhuǎn)換技術(shù)，對勘察流程進(jìn)行改進(jìn)和完善，實(shí)現(xiàn)巖土工程數(shù)字化操作，從而可以降低單純利用人工對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和執(zhí)行的難度。

表1 不同土層相關(guān)距離

圖1 巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)構(gòu)流程圖

圖2 巖土工程勘察數(shù)字化的技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成

4.2 數(shù)據(jù)處理技術(shù)方法的運(yùn)用

由于巖土構(gòu)造結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和形式的多樣性，我國一些區(qū)域巖土層在不同程度上遭受到了地質(zhì)災(zāi)害的破壞或者其他自然因素的損壞，致使巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大大降低。數(shù)據(jù)處理技術(shù)在巖土勘察數(shù)字化方面的應(yīng)用，通過對數(shù)字系統(tǒng)的使用，構(gòu)建動態(tài)的巖土模型，對地質(zhì)空間進(jìn)行實(shí)施數(shù)字化的監(jiān)控，有利于巖土工程勘察的順利進(jìn)行和有序?qū)嵤Ｍㄟ^對地質(zhì)、水文、生態(tài)環(huán)境等進(jìn)行動態(tài)和靜態(tài)的實(shí)時監(jiān)控，可以為工程建設(shè)提供真實(shí)的信息，有利于做出符合實(shí)際的方案。例如，通過探測器對巖土結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測，然后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行人工處理，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對巖土區(qū)域的水文、生態(tài)環(huán)境以及基建設(shè)施進(jìn)行勘察，利用數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

4.3 安全監(jiān)控技術(shù)方法的運(yùn)用

巖土工程勘察數(shù)字化實(shí)際運(yùn)用安全監(jiān)控技術(shù)的方法，一方面，巖土工程勘察通過數(shù)字化安全技術(shù)方案的推出，對目前覆蓋率較高的移動數(shù)據(jù)進(jìn)行安全使用，在安全的環(huán)境下進(jìn)行數(shù)字化的操作，提高所采集水文地質(zhì)、土石結(jié)構(gòu)以及巖土結(jié)構(gòu)信息的安全性；另一方面，通過安全監(jiān)控技術(shù)方法對數(shù)字化系統(tǒng)進(jìn)行合理的改造，對巖土工程勘察進(jìn)行過程控制，對環(huán)境的安全參數(shù)進(jìn)行檢測，對設(shè)備的工作狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)的分析，確保巖土工程勘察系統(tǒng)和操作工作的順利進(jìn)行，防范發(fā)生系統(tǒng)性風(fēng)險，分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖土結(jié)構(gòu)以及參數(shù)、安全系數(shù)等。

5 結(jié)論

巖土工程勘察的數(shù)字化技術(shù)與方法的使用，有利于地質(zhì)勘查操作的數(shù)字化，對地質(zhì)數(shù)據(jù)信息的采集具有重要的作用，而地質(zhì)信息的搜集和信息處理，對工程建設(shè)施工具有十分重要的信息和數(shù)據(jù)支持作用，所以，為了提高巖土結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)等有效信息采集的效率和準(zhǔn)確性，研究和使用巖土工程勘察的數(shù)字化技術(shù)與方法是十分有必要的。本文的研究是對巖土工程勘察數(shù)字化所使用的一般性技術(shù)系統(tǒng)與實(shí)際運(yùn)用的具體方法的總結(jié)和重點(diǎn)梳理，以往的以方法構(gòu)建和問題解決為主，和以往發(fā)表過的研究相比偏重于對常用技術(shù)系統(tǒng)和目前的技術(shù)方法的總結(jié)，本文對巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)理論的分析和總結(jié)具有重要的理論價值，對巖土工程勘察數(shù)字化實(shí)際運(yùn)用的具體方法的分析目前具有重要的實(shí)用價值。本文旨在對巖土工程勘察的數(shù)字化技術(shù)和方法的簡單總結(jié)和介紹，未做方法上系統(tǒng)的細(xì)致的分析，未來如果對本課題進(jìn)行進(jìn)一步深入的研究，一方面，如果直接應(yīng)用本文提高的技術(shù)和方法，需要結(jié)合相關(guān)參考資料，進(jìn)行步驟的細(xì)致化處理。另一方面，沿著本文研究的脈絡(luò)，可以進(jìn)一步研究巖土工程勘察的智能化方面。