巖土工程數(shù)字化勘察技術(shù)方法措施分析探討

陳海峰

中國江西國際經(jīng)濟技術(shù)合作有限公司 江西 南昌 330038

引言

在建筑物的建造過程中，地質(zhì)勘察項目作為了解建筑物所處地基情況的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，成為工程設(shè)計的先決條件。巖土工程的地質(zhì)勘察包含了許多重要的工程信息，包括地質(zhì)水文情況，地層信息，風(fēng)化層信息以及各種物探、化探得到的工程數(shù)據(jù)等，在工程的前期準(zhǔn)備工作中是非常重要的步驟。現(xiàn)階段，巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)主要是物探技術(shù)、開挖勘探技術(shù)、工程地質(zhì)測繪和調(diào)查技術(shù)[1]。對于各種不同的勘察技術(shù)，使用的條件不同，適用的范圍不同，有時需要多種技術(shù)相互配合才能得到翔實的考察數(shù)據(jù)。根據(jù)巖土勘察數(shù)據(jù)，施工人員可預(yù)估深基坑施工中可能存在的各種影響因素，提前做好應(yīng)對預(yù)案，并對地下水做好處理，切實保障施工質(zhì)量和安全[2]。現(xiàn)代數(shù)字化勘察技術(shù)是對巖土勘察測得的各項數(shù)據(jù)、計算機對巖土數(shù)據(jù)的綜合分析結(jié)果以及圖文數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行技術(shù)融合、數(shù)據(jù)分析處理，最終完成了信息化智能化的巖土工程勘察動態(tài)綜合新體系。

1 巖土工程勘察現(xiàn)狀分析

巖土工程勘察在整個工程項目中的角色非常重要，在巖土勘察的工作中，要做好前期的準(zhǔn)備工作，通過地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，大致了解巖土所處的地理環(huán)境，根據(jù)山體、水文和氣候環(huán)境概況，布置大致的勘測計劃，并對勘測人員作出具體的施工要求，保證工程機械設(shè)備的佩戴齊全[3]。對工程數(shù)據(jù)采集之后，需要進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性影響著工程項目的質(zhì)量進(jìn)度以及安全。對巖土工程勘察現(xiàn)狀的分析，主要從巖土工程勘察設(shè)計信息化水平、勘察數(shù)據(jù)與設(shè)計分析配合、勘察設(shè)計的數(shù)據(jù)利用率以及巖土勘察數(shù)據(jù)對工程實際的反映四個方面進(jìn)行分析。

1.1 巖土工程勘察設(shè)計信息化水平越來越高

RS，GIS，GPS，BIM技術(shù)等多項技術(shù)在巖土勘察領(lǐng)域的運用，加快了巖土工程的數(shù)字化和智能化發(fā)展，也帶動了勘察、設(shè)計、測繪等集成領(lǐng)域的飛速發(fā)展，勘察數(shù)據(jù)的精細(xì)化，勘察結(jié)果的準(zhǔn)確化，勘察效率的高效化，都帶動了整個勘察行業(yè)的不斷發(fā)展，讓信息化技術(shù)在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用想著更高科技含量更高精度的方向邁進(jìn)。

1.2 勘察數(shù)據(jù)與設(shè)計分析配合性需加強

很多情況下勘察數(shù)據(jù)是為設(shè)計計算服務(wù)的，設(shè)計人員尤其是結(jié)構(gòu)專業(yè)的設(shè)計師需要根據(jù)勘察結(jié)果選用符合待建工程的地基處理方法以及基礎(chǔ)類型，但是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計師經(jīng)驗不足，對待比較復(fù)雜的地質(zhì)類型的處理方法有時選用的不太恰當(dāng)，而在勘察人員和設(shè)計人員的對接方面又常常存在單項傳遞現(xiàn)象，因此需要在設(shè)計分析建模的應(yīng)用方面，能夠充分發(fā)揮兩個專業(yè)的交流配合優(yōu)勢，更好地呈現(xiàn)工程設(shè)計結(jié)果。

1.3 勘察設(shè)計的數(shù)據(jù)利用率不高，綜合價值需挖掘

盡管巖土工程勘察對于一個工程項目而言是非常重要的，但是由于其數(shù)據(jù)分析只在前期設(shè)計的時候能夠作為工程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)用于工程設(shè)計中，后期完成了設(shè)計之后幾乎不會被使用，同時由于勘察數(shù)據(jù)所提供的的一些人文地理、地形地貌、氣象交通、農(nóng)田水利等數(shù)據(jù)對工程利用率不高，資料再使用的概率低，巖土勘察資料對于工程項目的綜合決策方面的利用價值有待挖掘。

1.4 部分巖土勘察數(shù)據(jù)存在不能反映工程實際的現(xiàn)象

巖土勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確直接影響到工程下部處理是否安全，但是由于土工試驗人員在對采樣土體進(jìn)行分析的時候，存在部分技術(shù)人員未經(jīng)考核而直接上崗的現(xiàn)象，致使實驗數(shù)據(jù)與真實場地土出現(xiàn)太大偏差，再加上部分勘察人員在地下水勘察過程中對水位高低、水位漲幅以及化學(xué)腐蝕物質(zhì)的含量等情況了解得不夠翔實，數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確而影響結(jié)構(gòu)設(shè)計時，未考慮抗浮失效等類似的問題，導(dǎo)致建筑物在使用一段時間后開裂，影響了建筑物的壽命和安全性。

2 巖土工程勘察質(zhì)量影響因素分析

由于巖石在分布中，受到地殼變遷和水文環(huán)境的影響，會產(chǎn)生多種形態(tài)分布，巖土工程勘察質(zhì)量影響因素有很多，最重要的有三點，分別是相關(guān)勘察規(guī)范的修訂和完善、取樣范圍對數(shù)據(jù)分析質(zhì)量的影響以及勘察管理工作的規(guī)范性和嚴(yán)謹(jǐn)性。

2.1 相關(guān)勘察規(guī)范的修訂和完善

在巖土工程勘察的各個階段，需要根據(jù)相關(guān)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作和執(zhí)行，規(guī)范的對于整個勘察階段具有非常重要的指導(dǎo)意義，也是工作人員從業(yè)的檢驗依據(jù)。由于巖土勘察與各種地形地質(zhì)有非常大的關(guān)系，勘察規(guī)范應(yīng)當(dāng)包含各種工程常見情況，尤其是應(yīng)當(dāng)注重與國際規(guī)范標(biāo)注的接軌，以便勘察業(yè)務(wù)向海外拓展。

2.2 取樣范圍對數(shù)據(jù)分析質(zhì)量的影響

對于場地狀況比較復(fù)雜的地質(zhì)勘察，不能單單以局部的取樣結(jié)果來代表整個場地的取樣結(jié)果，而是應(yīng)當(dāng)充分考慮工程建設(shè)場地的實際水文以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，合理安排取樣點，并且輔以高科技取樣設(shè)備，盡量全面地將場地巖土勘察結(jié)果體現(xiàn)在地質(zhì)勘察報告中。

2.3 勘察管理工作的規(guī)范性和嚴(yán)謹(jǐn)性

勘察管理工作也是影響巖土工程勘察質(zhì)量的一個關(guān)鍵因素，機構(gòu)是否具有嚴(yán)格合理的實驗流程，對巖土工程報告的規(guī)范要求標(biāo)準(zhǔn)直接影響著報告的準(zhǔn)確性和真實性以及數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性，勘察工作是一項需要細(xì)心的工作，勘察管理工作有助于督促實驗人員認(rèn)真對待每一個采樣數(shù)據(jù)和報告。

3 巖土工程相關(guān)數(shù)字化勘察技術(shù)手段

巖土工程的信息化技術(shù)水平由單一的數(shù)據(jù)處理方式逐漸向場地巖土數(shù)據(jù)智能化分析處理進(jìn)行轉(zhuǎn)變，包含了場地方域、場地物性以及場地地層三個方面的關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 地理信息系統(tǒng)，即場地方域的數(shù)字化

GIS即地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System），是一種空間管理數(shù)字化技術(shù)，具有強大的巖土勘察數(shù)據(jù)采集功能。該項技術(shù)可以對地理地形進(jìn)行重現(xiàn)建模，采用彩色打印機以及高分辨率顯示設(shè)備進(jìn)行輸出，可視化操作界面真實再現(xiàn)場地實際場景，同時匹配了一些勘察適用性程序，比如在經(jīng)過前期精準(zhǔn)的場地數(shù)字化采集之后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，建立地形地貌適宜性模型，工程選址匹配度模型等，更便于立體化儲存巖土工程空間數(shù)據(jù)，并能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行采集記錄、檢索查詢以及分析處理。

3.2 地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)技術(shù)，即場地物性的數(shù)字化

Geostatistics即地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)，運用在巖土工程勘察中主要是關(guān)注巖土材料的基本物理性質(zhì)的統(tǒng)計以及變異性參數(shù)，對模擬土性指標(biāo)具有很重要的參考價值。對于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)在巖土工程中的主要應(yīng)用，就是工程的可靠度分析，要準(zhǔn)確計算巖土物性相關(guān)距離的大小，將這項指標(biāo)運用在可靠度分析以及土體變異系數(shù)的相關(guān)數(shù)據(jù)分析中，除此之外，利用Geostatistics還可以進(jìn)行場地的典型地層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的統(tǒng)計計算、場地典型地層相關(guān)距離的運算以及工程場地剪切波速的統(tǒng)計計算。

3.3 巖土工程建模，即場地地層的數(shù)字化

巖土工程的地質(zhì)情況千差萬別，即使是臨近建筑物所處的地基情況有可能也有很大的差別，建立場地地層的數(shù)字化模型，有利于更加立體的表現(xiàn)巖土工程構(gòu)造，對其工程特征和空間屬性的相關(guān)性和空間表征，是非常直觀的表達(dá)。采用Delaunay不規(guī)則三角網(wǎng)法，可以得到場地土層的相關(guān)屬性等值線，并且對土層埋深、土層地質(zhì)年代的確定都有很重要的參考價值。

4 保障巖土工程數(shù)字化勘察質(zhì)量的措施

巖土工程數(shù)字化勘察質(zhì)量是保證數(shù)據(jù)可靠性的關(guān)鍵，是避免出現(xiàn)勘察安全隱患應(yīng)當(dāng)注意的內(nèi)容，主要從保證巖土勘察設(shè)備的良好工作性能、著力提升巖土勘察工作人員的技術(shù)水平、推動數(shù)字化技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用、靈活運用數(shù)字化勘察技術(shù)，解決巖土工程勘察外業(yè)難題以及合理運用智能化技術(shù)，提高巖土工程勘察內(nèi)業(yè)效率五個方面進(jìn)行探討。

4.1 保證巖土勘察設(shè)備的良好工作性能

儀器設(shè)備是保障巖土工程勘察數(shù)據(jù)采樣的基本要素，也是實驗室進(jìn)行相關(guān)土力學(xué)試驗的基本條件，要保證巖土勘察設(shè)備具有良好的工作性能，能夠為工程提供準(zhǔn)確真實有效的數(shù)據(jù)，對儀器的日常檢修和養(yǎng)護(hù)不能忽略，當(dāng)發(fā)現(xiàn)儀器出現(xiàn)問題時應(yīng)當(dāng)及時的修理或更換，在條件允許的情況下盡量采用測量精度高的以及信息化水平高的儀器，提高工作準(zhǔn)確度和效率。

4.2 著力提升巖土勘察工作人員的技術(shù)水平

在巖土勘察的相關(guān)技術(shù)員的考核方面，一定要經(jīng)過培訓(xùn)才能上崗，而且經(jīng)常性的對其開展巖土勘察方面的技術(shù)培訓(xùn)，使其準(zhǔn)確掌握儀器設(shè)備的使用方法，能夠適應(yīng)高科技數(shù)字化巖土勘察儀器，并將扎實的專業(yè)知識運用到具體工作中，為設(shè)計提供翔實可靠的勘察數(shù)據(jù)，不斷適應(yīng)巖土勘察行業(yè)的新技術(shù)的發(fā)展。尤其要重視崗位繼續(xù)培訓(xùn)，不能讓其技術(shù)水平停滯不前甚至倒退，要能夠勝任各種場地地基土質(zhì)的分析，并且給結(jié)構(gòu)設(shè)計提出具有參考價值的地基處理建議。

4.3 推動數(shù)字化技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

恰當(dāng)?shù)臄?shù)字化技術(shù)的使用不僅能夠提高工作效率，而且能夠使其在眾多行業(yè)競爭者中顯示出不可替代性，數(shù)字化儀器以及信息處理技術(shù)使巖土數(shù)據(jù)的分析結(jié)果更具有說服力，也能夠探索出更多的數(shù)據(jù)應(yīng)用價值，使客戶能夠通過分析報告讀懂?dāng)?shù)據(jù)內(nèi)涵，借助數(shù)字化技術(shù)還可以發(fā)揮在巖土工程監(jiān)理以及勘察運營管理方面的優(yōu)勢，為工程施工的合理化和高效性做準(zhǔn)備。

4.4 靈活運用數(shù)字化勘察技術(shù)，解決巖土工程勘察外業(yè)難題

針對外業(yè)工作的智能勘察技術(shù)很多，對于不同的工程應(yīng)當(dāng)選擇多種技術(shù)相互配合，以便更好地為工程服務(wù)。對于取樣困難的地方可以采用智能信息化圖像技術(shù)，將不便于勘探部位的圖像直觀反映到屏幕上；對于需要聯(lián)系采樣的工程可以采用數(shù)字化鉆探設(shè)備，不僅定位準(zhǔn)確而且采樣轉(zhuǎn)孔成孔質(zhì)量好；對于需要觀察土壤分層情況和土壤剖面的情況，可以采用數(shù)字化原位測試技術(shù)；在不便于人工操作的地方可以采用數(shù)字化勘探技術(shù)，解決野外測繪工作難度。各種數(shù)字化技術(shù)可以聯(lián)合使用，使勘察質(zhì)量得到進(jìn)一步提升。

4.5 合理運用智能化技術(shù)，提高巖土工程勘察內(nèi)業(yè)效率

巖土勘察的內(nèi)業(yè)工作也包含很多方面，合理的運用智能化技術(shù)能夠提高業(yè)內(nèi)工作效率。對勘察資料實行信息化管理，運用專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件對勘察資料分類整理，方便需要時資料的提取；為便于采集的零散數(shù)據(jù)能夠體現(xiàn)地質(zhì)特征規(guī)律，采用巖土地質(zhì)數(shù)字建模技術(shù)，避免勘察數(shù)據(jù)重復(fù)處理；為方便各專業(yè)數(shù)據(jù)交流和提取，可以采用化巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，方便數(shù)據(jù)整理。

5 結(jié)束語

巖土工程的勘察實測數(shù)據(jù)能夠反映所測場地的土壤分布情況，地下水情況，土質(zhì)情況等巖土工程性質(zhì)，為工程的開展提供了最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)保證。隨著測量技術(shù)的發(fā)展和智能勘察設(shè)備的開發(fā)，工程勘察領(lǐng)域的數(shù)字化變革改變著整個行業(yè)，交互軟件的使用，三維成像技術(shù)使各種數(shù)據(jù)在處理和整理方面越來越便捷，使巖土工程勘察與設(shè)計深度結(jié)合，邁向勘察設(shè)計一體化發(fā)展。