數(shù)字化技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用分析

陳鑫

摘 要：隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，各類工程項目規(guī)模不斷擴大，工程建設(shè)質(zhì)量要求也不斷提高。巖土工程勘察在確保各類工程項目安全性和穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要作用。本文將從巖土工程勘察的重要意義以及巖土工程勘察內(nèi)容研究入手，探討傳統(tǒng)巖土工程勘察存在的問題，對數(shù)值化技術(shù)在巖土工程勘察中應(yīng)用進(jìn)行分析，希望能夠為相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù);巖土工程勘察;應(yīng)用

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)在社會各個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，不僅加快了各行業(yè)發(fā)展速度，也使具體工作變得更加精確、高效。數(shù)字化技術(shù)在巖土工程勘察中的有效應(yīng)用，能夠促進(jìn)巖土勘察數(shù)據(jù)的利用效率，從而促進(jìn)工程建設(shè)水平提高。

1 巖土工程概念

巖土工程是上世紀(jì)60年代基于土木工程基礎(chǔ)上建立起來的技術(shù)體系，旨在解決巖體和土體工程相關(guān)問題，各類工程建設(shè)中地基和邊坡等地下工程均屬于巖土工程研究范圍之內(nèi)。近年來，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)規(guī)模不斷擴大，建筑行業(yè)也在不斷發(fā)展。巖土工程在各類土建工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。巖土工程融合了土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)以及巖體力學(xué)相關(guān)理論，通過各類勘察及測試技術(shù)的運用，對巖土體進(jìn)行綜合改造。目前，巖土工程已經(jīng)廣泛涉及到道路交通、房屋建筑、市政水利等行業(yè)^[1]。

2 巖土工程勘察及數(shù)字化勘察技術(shù)內(nèi)涵

2.1 巖土工程勘察

巖土工程勘察是結(jié)合建設(shè)工程的需求，對建設(shè)項目所在地域地質(zhì)狀況、巖土工程特征和環(huán)境等進(jìn)行查證，在勘察數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分析巖土工程條件與工程建設(shè)要求存在的差距，對工程建設(shè)巖土工程做出評價。巖土工程工作質(zhì)量將對工程建設(shè)項目的安全性和穩(wěn)定性具有較大影響，是工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)^[2]。

2.2 數(shù)字化勘察

數(shù)字化勘察技術(shù)是基于現(xiàn)代計算機科技和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上而產(chǎn)生的新型技術(shù)。數(shù)字化巖土工程勘察將CAD技術(shù)、測繪技術(shù)以及計算機科技等相結(jié)合，利用專業(yè)化計算機軟件將工程建設(shè)項目中的各類信息有效整合，制定出具有較高綜合性特點的輔助信息流程，實現(xiàn)以手工方式為主的傳統(tǒng)勘察設(shè)計向具有現(xiàn)代化特征的CAD勘察設(shè)計技術(shù)轉(zhuǎn)變。數(shù)字化勘察利用計算機硬件系統(tǒng)和圖文處理系統(tǒng)的優(yōu)勢，構(gòu)建起多門類、多工種的勘察設(shè)計體系，使巖土工程勘察、設(shè)計以及各類文字和圖表等用數(shù)字化格式加以存儲，為設(shè)計工作提供高效、便捷的數(shù)字化服務(wù)。

3 巖土工程勘察數(shù)字化重要意義

3.1 巖土工程勘察能提升工程地質(zhì)評價準(zhǔn)確性

巖土工程勘察是為了能夠有效揭露建設(shè)工程地質(zhì)問題，確保建設(shè)工程項目整體結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定性和安全性。建設(shè)工程的具體實施將給地質(zhì)環(huán)境帶來巨大影響，不同結(jié)構(gòu)類型和不同規(guī)模的建筑工程對地質(zhì)條件影響效應(yīng)也不盡相同;同時，地質(zhì)條件的差異也將給建設(shè)工程帶來不同的影響效應(yīng)，通過數(shù)字化巖土工程勘察，能夠?qū)r土勘察數(shù)據(jù)利用數(shù)字化形式進(jìn)行存儲、處理和分析，對建設(shè)工程和地質(zhì)條件相互影響效果進(jìn)行分析，有助于對建筑工程所在地區(qū)地質(zhì)做出準(zhǔn)確判斷^[3]。

3.2 巖土工程勘察能夠為工程建設(shè)提供依據(jù)

巖土工程勘察分為選址勘察、初步勘察和詳細(xì)勘察三個階段，在不同勘察階段具有不同的技術(shù)要求，數(shù)字化巖土工程勘察結(jié)合不同勘察階段具體要求，對勘察數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，得出建設(shè)工程地質(zhì)條件綜合評價，反映出巖土狀態(tài)對工程項目的影響。并將工程設(shè)計、計劃等環(huán)節(jié)結(jié)合起來做出評價，提出巖土工程問題的具體解決方案，能夠?qū)ㄔO(shè)工程項目設(shè)計和施工環(huán)節(jié)提供可靠的理論依據(jù)。

4 巖土工程階段性勘察內(nèi)容

4.1 選址勘察

巖土工程選址勘察主要針對工程建設(shè)場地穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行勘察。對地質(zhì)斷層、巖溶、崩塌、滑坡等不良地質(zhì)作用對建設(shè)工程區(qū)域穩(wěn)定性影響進(jìn)行判定;同時，對工程建設(shè)中邊坡開挖、降水等工程活動對場地穩(wěn)定性的影響進(jìn)行可行性分析。這些信息經(jīng)過數(shù)字化處理后，將形成對建設(shè)工程選址的可行性分析作為勘察文件，為工程建設(shè)方提供參考。

4.2 初步勘察

初步巖土工程勘察用于初設(shè)階段使用。在此階段，需要對工程土質(zhì)、巖土工程資料等進(jìn)行收集，查明巖土工程特點和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等潛在條件，明確建設(shè)工程項目所在區(qū)域不良地質(zhì)情況產(chǎn)生的原因、分布情況以及發(fā)展趨勢等，對建設(shè)工程地域未定型做出評定。此外，通過初步巖土工程勘察對工程項目場地地震效應(yīng)、對建材腐蝕性做出判斷。對于高層建筑項目，通過初步巖土勘察還要對基礎(chǔ)類型、基坑開挖及支護(hù)等方案進(jìn)行分析評價^[4]。

4.3 詳細(xì)勘察

詳細(xì)巖土工程勘察用于施工圖設(shè)計中使用，需要結(jié)合不同建設(shè)工程項目為設(shè)計提供所需的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)以及巖土工程資料，對建設(shè)項目的地基進(jìn)行巖土工程分析評價，給設(shè)計人員基礎(chǔ)設(shè)計和基礎(chǔ)處理提供理論依據(jù)，提出相關(guān)解決方案。在此階段需要對項目區(qū)域地形、標(biāo)高、建筑物性質(zhì)等資料進(jìn)行收集，計算建筑物沉降，預(yù)測建筑物和地基變形特征等。

4.4 施工勘察

施工勘察是施工過程中，有針對性地對單一問題進(jìn)行勘察。在地基處理階段或者深基坑施工中，需要進(jìn)行巖土工程檢查和監(jiān)測;對施工中出現(xiàn)的邊坡失穩(wěn)情況進(jìn)行監(jiān)測并查清原因所在，提出合理整改方案;另外，通過巖土工程勘察進(jìn)行施工中的地基處理和加固效果監(jiān)測，確保施工質(zhì)量。

5 數(shù)字技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

5.1 數(shù)字化建模

巖土工程數(shù)字化建模主要采用表面模型法，通常也被稱作數(shù)字表面模型（DSM），是通過數(shù)字化的方式對工程地質(zhì)外表面進(jìn)行表達(dá)。DSM是目前較為常用的建模方法，表面模型法利用測點來獲得基本的數(shù)據(jù)來源，測點資料中包括了測點的幾何特征以及屬性特征數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)的分析處理結(jié)果構(gòu)建地質(zhì)體界面。當(dāng)具有相同屬性的點連接起來后，將會形成網(wǎng)狀的曲面，以此來確定地質(zhì)體的空間特征和屬性。

5.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

5.2.1 地理數(shù)據(jù)分類

首先，需要具備數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)包括自然區(qū)的劃分圖和地形地貌圖。自然區(qū)劃分圖主要能夠體現(xiàn)出所要勘察地理范圍的區(qū)域劃分以及范圍內(nèi)的公共設(shè)施、河流山川、道路橋梁和居民區(qū)等;而地形地貌圖則體現(xiàn)出所要勘察研究區(qū)域的自然環(huán)境特征。

其次，需要具備數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的巖土工程勘察數(shù)據(jù)。巖土工程勘察數(shù)據(jù)包括建設(shè)工程所在地域工程勘察資料，其中包括地理信息和環(huán)境信息以及地理力學(xué)指標(biāo)等。

5.2.2 數(shù)據(jù)庫概念模型

基于地理數(shù)據(jù)信息和巖土工程資料，結(jié)合數(shù)據(jù)資料的應(yīng)用需求，需要用形象直觀的方法展示出來，需要設(shè)計和構(gòu)建能夠反映出信息世界的數(shù)據(jù)庫概念模型。將實體有關(guān)的功能和行為從概念模型中剝離開，僅依賴于實體數(shù)據(jù)建立研究對象，分析數(shù)據(jù)與屬性的關(guān)系。

5.2.3 建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

巖土工程一體化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包括用戶通過外部設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)經(jīng)過處理形成的中間數(shù)據(jù)和經(jīng)過處理和分析后形成的最終數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)由具有幾何屬性和信息屬性數(shù)據(jù)構(gòu)成，中間數(shù)據(jù)由原始數(shù)據(jù)生產(chǎn)的等值線模型、剖面模型等構(gòu)成，數(shù)據(jù)與模型結(jié)合能夠生產(chǎn)使用者需要的各類圖件并根據(jù)使用者提出的查詢條件對數(shù)據(jù)進(jìn)行選取。最終數(shù)據(jù)主要包括圖形資料和相關(guān)的文檔，例如：巖土工程勘察報告等，這些數(shù)據(jù)是根據(jù)使用者的需求，由中間數(shù)據(jù)生成的。

6 結(jié)語

現(xiàn)代科技發(fā)展推動了巖土工程勘察數(shù)字化進(jìn)程，不僅帶來了巖土工程勘察數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確率的提升，還能夠利用巖土工程一體化系統(tǒng)進(jìn)行直觀展示，結(jié)合使用者需求在海量信息中進(jìn)行高效查詢，使巖土工程勘察工作效果顯著提升，從而推動工程建設(shè)水平的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[4]羅皓， 王志云. 巖土工程勘察中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用[J]. 工程技術(shù)研究， 2018（4）.