多元數(shù)據(jù)耦合的巖土勘察

曹杰

（滁州市皖東規(guī)劃建筑勘察設(shè)計研究院，安徽 全椒 239500）

0 引言

目前，我國巖土工程學(xué)科在不斷地發(fā)展和進步，而在這個過程中“耦合（Coupling）”這個術(shù)語經(jīng)常被提及并被應(yīng)用，Coupling這個單詞的中文含義可以解釋為協(xié)調(diào)一致、結(jié)合、聯(lián)合等。但是在巖土工程學(xué)科中耦合有多種多樣的方法，這些方法被廣泛應(yīng)用巖土勘察。借助這些方法，工作者可以順利解決一些比較困難的課題，并獲得相應(yīng)的結(jié)果。在此背景下，這種多元數(shù)據(jù)耦合方式在進行巖土勘察時最容易被接受，發(fā)展前景比較好，值得進行全面的推廣和應(yīng)用。

1 巖土工程勘察多元數(shù)據(jù)來源及用途

從目前的發(fā)展?fàn)顩r來看，我國工程建設(shè)的過程中會經(jīng)歷勘察、設(shè)計和施工3個環(huán)節(jié)，這3個工作環(huán)節(jié)會分階段依次進行，在進行工程建設(shè)項目施工之前，首要任務(wù)也是最為基礎(chǔ)的工作環(huán)節(jié)就是巖土工程勘察工作。而且后續(xù)的施工設(shè)計、施工都需要以巖土勘察的結(jié)果為基礎(chǔ)，目前我國巖土勘察的結(jié)果主要是通過文字、表格以及圖形的形式表現(xiàn)出來。

巖土勘察展現(xiàn)出來的擬建場地所需要的原始數(shù)據(jù)，一般是通過各種手段獲取的，巖土勘察的數(shù)據(jù)一般是由地表數(shù)據(jù)以及地下數(shù)據(jù)共同組成。巖土勘察的數(shù)據(jù)的來源比較廣泛，而且數(shù)據(jù)的種類相對來說比較多，同時也涉及了不同的專業(yè)，定性數(shù)據(jù)以及定量數(shù)據(jù)相結(jié)合，除此之外數(shù)據(jù)的數(shù)量也比較多而且精度不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)在空間上展現(xiàn)的特點為散亂且沒有規(guī)則，但是統(tǒng)計整理出來的數(shù)據(jù)展現(xiàn)出來明顯的專業(yè)分類以及從屬關(guān)系。因此，相關(guān)工作人員需要對數(shù)據(jù)進行深入的了解和分析，這樣才能發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性以及層次關(guān)系，同時可以根據(jù)統(tǒng)計整理的數(shù)據(jù)表格或者是圖形實現(xiàn)關(guān)聯(lián)信息傳遞的目的[1]。

2 巖土勘察的方法

2.1 地質(zhì)測繪，勘探取樣

對于工程地質(zhì)測繪來說，其主要含義為對施工現(xiàn)場區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)進行勘察分析，這也是最為有效且最經(jīng)濟的方法。只有更好地進行測繪工作，這樣才能有助于分析判斷施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造情況，同時也為后續(xù)的巖土勘察工作提供一定的數(shù)據(jù)信息，同時也為巖土勘察工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。從過去的工作來看，不難看出工作人員在進行地質(zhì)測繪工作的過程中，一般會應(yīng)用到地質(zhì)、工程地質(zhì)的相關(guān)理論知識，工作人員需要對該區(qū)域內(nèi)地面的地質(zhì)情況進行分析，根據(jù)分析的結(jié)果判斷地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為后續(xù)的勘察工作提供支持。在進行勘察工作的過程中，被廣泛應(yīng)用的方法有物探、鉆探以及坑探，這些方法對地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行更有效的勘察，并且進行取樣工作，對地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行分析、測試以及監(jiān)測。受到巖土多元化特性以及不同的勘察目標(biāo)的影響，工作人員需要采用不同的勘探方式進行工作，其中物探是間接進行勘探。相較于鉆探和坑探這種方法更加便捷、成本較低，而且可以及時對地質(zhì)情況進行測繪，當(dāng)對基于了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況出現(xiàn)時可以使用此種方式，這種方式通常會與測繪工作結(jié)合，同時也可以與鉆探和坑探的方式相結(jié)合。鉆探和坑探是采用更為直接的方式進行勘探，其主要優(yōu)點為勘探結(jié)果更加準(zhǔn)確，其中鉆探是當(dāng)前使用最為廣泛的一種方式，因為它可以根據(jù)不同的要求和地質(zhì)類型選擇不同的鉆探方式。但是部分地質(zhì)情況鉆探方式也無法勘探出，這時就需要使用坑探的方式進行，坑探在使用的過程中較為突出的缺陷是需要花費大量的人力資源、物力資源以及財力，同時需要使用的設(shè)備也比較多。因此在進行巖土勘察的過程中，需要經(jīng)過多方面的考量，最主要的是經(jīng)濟方面，要避免盲目化和隨意化。

2.2 現(xiàn)場檢驗與檢測

當(dāng)前的發(fā)展對于工程項目施工的質(zhì)量提出了更高的要求，而且施工企業(yè)也想要更好的保證經(jīng)濟效益，因此現(xiàn)場檢驗與檢測是必不可少的工作環(huán)節(jié)?，F(xiàn)場檢驗主要是在進行施工的過程中，前期需要對勘探的結(jié)果進行相應(yīng)的驗證與檢驗，同時對巖土工程施工進行監(jiān)理，對施工質(zhì)量進行監(jiān)測、監(jiān)控?，F(xiàn)場監(jiān)測主要是指工程項目施工過程中的各種類荷載對巖土性狀的反應(yīng)進行監(jiān)測，同時也需要監(jiān)測施工運營中的結(jié)構(gòu)以及對周圍環(huán)境的影響等。通過統(tǒng)計、整理現(xiàn)場檢驗與檢測的數(shù)據(jù)結(jié)果，可以看出相關(guān)工程技術(shù)的各項參數(shù)，為后續(xù)的施工設(shè)計等工作環(huán)節(jié)奠定堅實的基礎(chǔ)，也可以為設(shè)計的修改提供一定的依據(jù)和支撐[2]。

3 巖土勘察存在的問題

3.1 勘察手段較為陳舊落后

從我國當(dāng)前巖土勘察的情況來看，目前我國巖土勘察所使用的技術(shù)較為落后?，F(xiàn)階段，我國科學(xué)技術(shù)水平在不斷地進步和發(fā)展，各行業(yè)領(lǐng)域施工的技術(shù)也在不斷地完善和優(yōu)化，因此巖土勘察在發(fā)展的過程中也需要不斷的學(xué)習(xí)新的知識，同時也需要引進新的技術(shù)和設(shè)備。傳統(tǒng)的巖土勘察方式較為落后，無法滿足當(dāng)前時代發(fā)展的需求，而且在進行巖土勘察工作的過程中，較為突出的難點有以下幾點：地理的勘察問題、野外的勘察問題、對于收集的資料進行整合和整理的問題，以及如何利用資料的優(yōu)勢，這些都是當(dāng)前較為突出的難點，同時也阻礙了巖土勘察的發(fā)展和進步。

3.2 界面程度的綜合利用與劃分存在問題

巖土體及其風(fēng)化程度存在一定的不同，這也就導(dǎo)致地質(zhì)的構(gòu)造與構(gòu)造之間存在一定的差異性，而且?guī)r石和土壤的許多參數(shù)需要進行詳細的分析和整合。但是發(fā)展情況來看，參與巖土勘察的工作人員缺乏較強的專業(yè)素質(zhì)水平，這也導(dǎo)致他們對這一知識的熟練程度較低，因此如何進行設(shè)計工作，怎樣進行更好地開發(fā)，已經(jīng)成為當(dāng)前發(fā)展中遇見的一個大問題。除此之外，許多勘察單位在進行工程設(shè)計的過程中，忽視對生態(tài)環(huán)境進行保護，這也在很大程度上阻礙了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。這樣一來，不僅對生態(tài)利益造成了影響，同時也降低了施工企業(yè)的經(jīng)濟利益。當(dāng)勘察單位在檢查周圍的封閉建筑物的時候，往往只關(guān)注自己的建筑物是否會受損，而沒有對全局進行一定的考慮和關(guān)注，忽視周圍環(huán)境的影響。這樣做不僅不能滿足設(shè)計和施工的要求，而且還會在一定程度上增加企業(yè)的經(jīng)濟成本，主要是因為在進行工作的過程中，工作人員忽略了周圍工程和施工設(shè)施的運行情況，這也會造成一定的安全隱患問題，影響工作質(zhì)量和工作效率。

4 巖土勘察的策略分析

4.1 利用多工程物探手段與鉆探手段相結(jié)合的技術(shù)方法

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，目前我國的科學(xué)技術(shù)水平也在不斷的完善和優(yōu)化，電子以及電子計算機技術(shù)手段隨之飛速發(fā)展。從近幾十年的發(fā)展來看，工程物探專業(yè)以彈性波理論、電磁波理論以及電學(xué)原理為理論基礎(chǔ)，從而創(chuàng)新了多種多樣的工程物探方法，并且也制造了更加多元化的工程物探探測設(shè)備，這類設(shè)備可以實時進行采樣，而且軟件和硬件功能也更加全面，應(yīng)用這類設(shè)備的主要原因在于設(shè)備自有的優(yōu)勢，比如說采樣密度更大、速度更快、投入成本更低、信息量較大等[3]。在進行巖土勘察的過程中應(yīng)用工程物探技術(shù)，可以利用其連續(xù)加密測點的優(yōu)勢，對需要勘察的地區(qū)獲取連續(xù)的地質(zhì)界面，而此項技術(shù)的出現(xiàn)也在很大程度上解決了傳統(tǒng)物探方法中存在的不足之處，比如說以點帶面對地質(zhì)界面進行劃分時伴隨的漏判情況，同時也有效地避免了出現(xiàn)劃分不準(zhǔn)確情況的概率；而且綜合工程物探方法有效地解決了傳統(tǒng)物探手段無法解決的多元化的巖土工程問題和現(xiàn)狀，而且當(dāng)物性條件的適用性越強，解決問題的可能性也就越大。因此想要更好地解決當(dāng)前巖土工程中存在的問題，那么在進行工作的過程中就需要積極利用多工程物探手段與鉆探手段相結(jié)合的技術(shù)方法，相互協(xié)作，共同完成巖土勘察工作，同時也可以相互之間也可以進行現(xiàn)場檢驗與檢測，提升巖土勘察的工作質(zhì)量和工作效率。施工企業(yè)需要根據(jù)實際情況合理選擇施工的勘察方法，同時也需要將工程物探技術(shù)與傳統(tǒng)物探手段相互融合，這也是解決當(dāng)前巖土勘察中存在的問題的有效方式之一，值得進行推廣和使用。

4.2 加強專業(yè)人員培訓(xùn)，規(guī)范市場行為

施工企業(yè)在進行施工的過程中需要堅持“先勘察，后設(shè)計，再施工”的工作原則，使施工流程更加規(guī)范化，同時也有助于建立更加完善健全的監(jiān)理機制，同時也可以更加科學(xué)化的建設(shè)建設(shè)程序，保證對施工全程進行監(jiān)督。這主要需要依靠政府部門的監(jiān)管以及相關(guān)法律法規(guī)的約束，最主要的還是需要政府加大法律法規(guī)以及相關(guān)制度的執(zhí)行力度。施工企業(yè)在進行工作的過程中也需要全面推動全程化的監(jiān)理工作，在建設(shè)工程的過程中，事前、事中以及事后需要緊密結(jié)合、環(huán)環(huán)相扣，而這種方式也保證了巖土勘察的工作質(zhì)量，同時為后續(xù)的施工工作奠定了堅實的基礎(chǔ)，將施工企業(yè)的施工成本控制到最低，提升了施工企業(yè)的經(jīng)濟效益。目前階段，政府的相關(guān)部門加強了對巖土勘察工作的管理力度，并且對相關(guān)的巖土勘察企業(yè)進行了一系列的整頓和清理，同時在相關(guān)證書方面，政府將原有的勘察設(shè)計資質(zhì)的證書進行了更換，這一系列的整頓操作，對于巖土勘察市場的發(fā)展帶來了一定的影響，同時也讓市場行為更加規(guī)范化。但是從目前巖土勘察發(fā)展的狀況來看，我國當(dāng)前勘探資質(zhì)的門檻比較低，而且在不同行業(yè)領(lǐng)域之間的過渡也不是十分完善，存在一定的問題，尤其是用衡量高級工程師的標(biāo)準(zhǔn)對勘察企業(yè)的綜合實力以及技術(shù)進行衡量和選擇，但是這種方式十分不合理，存在一定的弊端。因此針對這一情況，政府部門就必須盡快實行注冊土木工程師制度，這也是解決問題最好的措施之一[4]。通過對勘察企業(yè)資質(zhì)的認證以及對勘察人員個人執(zhí)業(yè)資質(zhì)的管理，可以有效地規(guī)范勘察市場的行為，這也在一定程度上提升了我國勘察技術(shù)的水平，促進了勘察企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，同時也有助于提高工作質(zhì)量和工作效率，保證施工的安全性。

4.3 發(fā)展并使用全新的科學(xué)技術(shù)手段

在工作人員進行巖土勘察的過程中，需要積極利用室內(nèi)、外檢測新技術(shù)的應(yīng)用比如說多功能靜接觸探頭、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、波速試驗、靜載荷試驗等，同時也需要加強使用施工檢測以及監(jiān)測技術(shù)，對監(jiān)測所獲得的數(shù)據(jù)進行整理、統(tǒng)計，然后對數(shù)據(jù)進行一定的分析和比較，最后根據(jù)各項數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性建立一定的經(jīng)驗關(guān)系，同時相關(guān)的工作人員也需要利用工程施工檢測以及施工監(jiān)測進行實時監(jiān)測，同時需要根據(jù)監(jiān)測得到的實測數(shù)據(jù)以及反算得到的參數(shù)作為后續(xù)進行比較依據(jù)，這樣做的目的是為了保證為后續(xù)工作提供的巖土設(shè)計參數(shù)更加精準(zhǔn)、可靠。除此之外，這樣的技術(shù)手段也在一定程度上解決了傳統(tǒng)勘探方法中存在的問題，即很難獲取更加精準(zhǔn)、可靠的巖土工程設(shè)計參數(shù)的問題，比如說粗粒土、花崗巖殘積土和風(fēng)化巖的承載力和變形指數(shù)。與此同時，企業(yè)的工作人員在進行巖土勘察工作的過程中，也可以應(yīng)用土工離心模擬技術(shù)，這項技術(shù)的應(yīng)用主要是用于對工程進行檢驗，保證工程項目的安全性，相對比而言該項技術(shù)應(yīng)用也增強了檢驗工作的可靠性；同時也可以對路堤和邊坡變形情況以及穩(wěn)定性情況進行檢驗，保證施工過程中的安全性，提升施工質(zhì)量；此外該項技術(shù)的應(yīng)用也在很大程度上解決了建筑淺基礎(chǔ)的地基變形特征、破壞模式和極限承載力，同時也打破了樁基礎(chǔ)承載力和施工工藝對樁基承載力和變形造成的嚴(yán)重影響；解決當(dāng)前擋土結(jié)構(gòu)的變形的情況以及出現(xiàn)破壞機理的問題，同時也增強了土體與結(jié)構(gòu)物之間的相互作用，加強了彼此之間的聯(lián)系；是施工企業(yè)進一步了解動力工程中砂土液化、單樁以及群樁在水平動荷載作用下的性狀[5]。

5 結(jié)語

綜上所述，巖土勘察的主要目的是為工程項目施工的設(shè)計以及實際施工提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，根據(jù)相應(yīng)的地質(zhì)勘察結(jié)果以及各項巖土工程參數(shù)進行后續(xù)的工作，這也是工程項目建設(shè)中必不可少的工作環(huán)節(jié)之一。而且按照工程建設(shè)的基本程序要求，工程項目在進行設(shè)計以及施工之前必須進行巖土勘察工作，而勘察的結(jié)果直接影響工程項目施工的施工質(zhì)量以及施工的安全性，同時也直接關(guān)系著工程造價問題。在進行巖土勘察工作的過程中，工作人員需要不斷的引進先進的技術(shù)，加強專業(yè)人員培訓(xùn)，規(guī)范市場行為，才能保證后續(xù)工作的順利進行，也保證了工程的安全性。