水利水電工程地質勘察可視化關鍵技術研究及其工程應用

吳愛軍

摘 要：目前，我國水利水電工程建設水平不斷提高，為保證水利水電施工的有序進行，進行前期的地質勘察作業(yè)是必不可少的。文章通過對當前地質勘查中常見的可視化技術進行分析，結合實際工程探討可視化地質勘察技術的應用，希望通過文章能夠為水利水電地質勘察工作提供一些幫助。

關鍵詞：水利水電;工程地質;地質勘察;可視化

為了在一定程度上加強水利工程在建設過程中的質量，要對其巖體地質勘查能力進行加強，通過不斷的分析，在巖土工程進行地質勘察的時候，需要通過借助先進的勘查技術，不斷提高巖土工程勘察的效率。

1 水利水電工程地質勘探的主要內容

第一，地下水。地下水是水文地質勘探中的重要組成部分，需要對地下水類型、地下水的補給來源以及地下水的深淺狀態(tài)進行綜合性的分析，之后確定科學性的工程方案，以提高水利工程水文地質勘探的整體質量。第二，巖土層。水利工程建設中，應該將巖土層的勘探及評價作為重點，針對工程項目的施工狀況，進行巖土層下沉以及裂縫狀況分析，評價巖土層的種類、風化狀況等，以提高巖土層狀態(tài)分析的質量。第三，滲透性。結合水利工程的項目特點，在地基施工中，當遇到土層風化嚴重的情況，會對整個工程地基帶來流沙、潛蝕的風險，降低水利工程施工的穩(wěn)定性，通過水利工程水文地質的勘探評價，可以針對水文地質的特點，確定科學化的施工方案，保證水利工程施工的整體質量。

2 水利水電工程地質勘察可視化關鍵技術分析

2.1 可視化數據采集

想要使得水利水電工程的相關地質勘察實現可視化，首先需要把外業(yè)采集的具體數據直接的輸入到電腦中，這樣可以方便專家更加及時以及快速的查看直觀以及完整的原始性信息，進而對于工程地質進行準確的分析以及判斷。第一，關于工程地質的具體測繪。制造以及發(fā)明了在windows基礎之上的便攜式以及平板式的測繪工作方法，使用windows系統(tǒng)的開發(fā)軟件以及平板電腦，可以自動化的使得航片，地形圖以及衛(wèi)片等背景圖加載出來，或者可以使用無人機（UAV）拍攝出比較高清的照片，并且這些照片帶有具體的坐標信息，再和GPS實測地質點的坐標相結合，現場對CAD地質圖進行勾畫，直接性的記錄相應的地質信息。這種技術的利用可以很好的使得地質測繪當中航片，GPS定位、衛(wèi)片以及地形圖之間的融合問題進行解決，使得邊坡高陡部位看不到以及摸不著的地質測繪難題得到解決，保障野外現場可以高效以及一次性的實現CAD地質平面圖的清晰化，這樣一來就可以進行大規(guī)模的生產以及實踐。第二，對于深厚覆蓋層可以進行可視化探測。為了更好地的解決深厚松散層探測的問題，發(fā)明了關于可視化探測方法的具體專利技術，打破了之前固有的思路。使得護壁材料的相關功能得到進一步的拓展，一方面可以把其當作鉆孔護壁器，輕松解決關于深厚松散層在鉆探過程當中遇到的塌孔問題;另外一方面可以利用其透明性的特點實施相應的高清鉆孔電視，可以使得松散層的物質組成以及結構特性變得更加直觀，從而保障深厚松散層工程的具體地質勘察實現可視化，解決了關于深厚松散層的鉆孔電視難題。第三，關于可視化地質的快速編錄。發(fā)明了可視化的快速編錄方法以及關于大型洞室儀測成像的可視化編錄方法。這樣可以很好地使得地質編錄當中遇到的大面積照片以及相應的開挖面坐標信息之間的融合難題得到解決，使得自動化的程度得到了很大程度的提高。保障大洞室以及高邊坡開挖過程中所揭露的具體地質現象更好的呈現出來，這樣就可以實現大規(guī)模的生產以及實踐。

2.2 具體的地質雷達技術

目前，地質雷達的使用非常的廣泛化，它主要利用電磁波對地質結構以及地下各種各樣的介質進行探測。如果電磁波在地下進行傳播的過程當中，遇到了一些介質就會很好地發(fā)生相應的反射，進而雷達就會接受相應的反射波，經過具體的處理以及分析之后，會在計算機當中進行儲存。利用計算機處理之后，就可以對地下珍稀資源以及礦物質的具體位置以及大小進行判斷。地質雷達可以對于接受的信息進行詳細的分析，從而作出更好的判斷，進而幫助工作人員更好的完成探測。地質雷達有非常多的探測方法，包含：寬腳法、剖面法以及覆蓋法等。第一，具體的寬角法。關于寬角法，首先需要把一根天線固定在地面的某一個點上，然后進行向測移動，直至移動到另一根天線，把電磁波這種在地下不同層面的具體走向進行記錄下來的探測方法。這種方法可以對于反射面的具體深度以及電磁波的傳播速度進行計算。如果地下狀況比較良好，那么測量結果比較的準確，效果也會非常的好。第二，具體的剖面法。這種方法使用的比較廣泛，保持固定的距離把發(fā)射天線以及接收天線移向共同的方向。關于這種測量需要以橫坐標作為天線的主要位置，縱坐標指的是反射波在地底的具體走向。這樣以來，就可以非常清晰的觀察出反射波的具體變化情況。第三，具體的多次覆蓋法。反射波的識別會受到介質訊大小的影響，因此需要使用不同的天線發(fā)射信號，在天線的同一測量時間進行持續(xù)的測量，然后疊加相應的信號。

2.3 BIM技術的具體應用

關于計算機的輔助系統(tǒng)采用的是相應的CS架構，建立了主要的3層邏輯架構，包含：業(yè)務邏輯層，數據訪問層以及圖形顯示層。其中，很多的數據都可以采用SQL數據庫在服務器端進行具體的存儲以及勘察，包含一些原始數據、成果分析數據以及三維地質模型數據等，利用數據訪問層可以更好的完成服務器端以及客戶端的具體數據傳輸;業(yè)務邏輯層可以為用戶提供具體的勘察數據整合以及詳細的處理;可以采用國際上比較先進的HOOPS進行圖形顯示層的開發(fā)，提供更好的勘察數據，保障地質模型的三維化顯示以及交互功能的完成。在三維場景當中，系統(tǒng)可以完成土斷的合并或者拆分，輸入參數之后可以快速的更改數據，這樣的修改率比較高。

3 關于石鼓水源區(qū)沖江河泵站的具體深孔可視化探測

滇中引水工程需要從金沙江的上游石鼓河段進行取水，這樣可以使得滇中區(qū)水資源短缺的問題得到快速的解決。滇中引水工程主要包含：石鼓水源工程以及輸水工程兩部分，水源工程主要采用的是金沙江水，輸水渠道的地勢從高到低，可以自動輸水。采用windows基礎之上的便攜平板式測繪方法，在滇中引水工程當中完成具體的測繪工作：大理I段大致長達110km，兩側各長達大致5km，這樣可以對于之前傳統(tǒng)紙質填圖方法的具體成圖精度偏差進行解決，保障其具備可視化以及更好的效果，為設計提供更加正確的地質資料，使得勘察工作的效率得到提高。使用三維地質模型，可以比較準確以及直觀的顯示地質體的具體空間分布規(guī)律。把平硐，勘探鉆孔以及相應的平剖面圖等作為依據，準確的建設關于石鼓水源區(qū)GOCAD的三維地質模型，并可以轉為相應的CATIA格式，這樣可以使得其他設計專業(yè)更好的合作。

4 結語

綜上所述，通過對上述的內容進行分析得出，為了能夠進一步的研究，必須要對水利水電地質勘察采用可視化技術，這樣才能更準確、更全面的了解地質情況，保證工程勘察作業(yè)的有序進行，從而為水利水電施工提供有力的依據。

參考文獻

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