基于數(shù)字化的巖土工程勘察技術(shù)研究

彭浩

（重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局107 地質(zhì)隊(duì)；重慶一零七工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 401120）

1 巖土工程地質(zhì)勘察內(nèi)容

①注重收集施工現(xiàn)場地表動(dòng)態(tài)水文活動(dòng)情況，分析地表水文活動(dòng)對工程實(shí)施環(huán)節(jié)造成的各類影響，有針對性地制訂相應(yīng)解決方案。②注重地下水活動(dòng)情況勘察，分析地下水活動(dòng)使地質(zhì)工程結(jié)構(gòu)受到的破壞，秉持因地制宜原則，制定具備更高可行性的應(yīng)對措施。③充分研究地區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定問題，全程跟進(jìn)巖土工程實(shí)施期間的地質(zhì)狀況，做好工程地質(zhì)條件及周邊建筑工程地質(zhì)勘察結(jié)構(gòu)調(diào)查工作，防止因巖土工程建設(shè)對周邊生活用水造成不利影響。在巖土工程實(shí)施期間有序開展地質(zhì)勘察工作，能夠切實(shí)降低工程質(zhì)量問題發(fā)生概率，保障工程建設(shè)與周邊生態(tài)環(huán)境的平衡，為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量開展巖土工程目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在開展地質(zhì)勘察工作中，由于巖土工程施工會(huì)不同程度地引發(fā)周邊構(gòu)筑物變形問題，全程監(jiān)管施工現(xiàn)場周邊環(huán)境與構(gòu)筑物，規(guī)避工程安全隱患問題[1]。

2 強(qiáng)化巖土工程數(shù)字化技術(shù)的重要性

2.1 保障巖土工作的安全性和質(zhì)量

在具體的巖土工程勘察環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)注重對數(shù)字化技術(shù)作業(yè)的掌控，進(jìn)一步優(yōu)化相關(guān)信息數(shù)據(jù)處理的步驟，確保巖土勘察的全面性和精準(zhǔn)性，提高工程信息數(shù)據(jù)處理水平。因?yàn)槁坊刭|(zhì)條件的作用下可能會(huì)產(chǎn)生軟土層現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)在整體角度上出發(fā)客觀性預(yù)測所有影響因素，采取有效措施緩解技術(shù)作業(yè)上的困難，以數(shù)字技術(shù)為支撐防止作業(yè)不合理導(dǎo)致的信息數(shù)據(jù)誤差，使數(shù)字基礎(chǔ)被充分融入沿途空乘勘察環(huán)節(jié)強(qiáng)化相關(guān)工作能力。合理運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)和確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專業(yè)性、科學(xué)性，可以最小化或消除巖土工程勘察的外在影響性，確保工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，確保數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)處理的質(zhì)量成效，提高問題處理水平，降低或消除巖土工程結(jié)構(gòu)勘查數(shù)據(jù)誤差。不僅如此，合理運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)可以明顯提高施工的快捷性，縮短巖土工程勘察工期，在提高工程信息數(shù)據(jù)處理水平的基礎(chǔ)上也保證實(shí)現(xiàn)工程勘察方面的各方面效益。巖土工程修建具有很高的技術(shù)含量，會(huì)直接關(guān)系到巖土工程使用的穩(wěn)定性和耐久性。將數(shù)字化技術(shù)合理出力進(jìn)行運(yùn)用還能夠?yàn)閹r土工程中高質(zhì)量發(fā)展提供有利條件，保證工程質(zhì)量完全符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及工程要求。進(jìn)一步提高巖土工程勘察數(shù)字技術(shù)作業(yè)水平，在整體角度消除客觀影響技術(shù)作業(yè)過程的干擾因素、影響技術(shù)作業(yè)過程的受干擾程度，充分了解、掌握新型巖土工程管理的思維模式以及技術(shù)作業(yè)進(jìn)展，從而總結(jié)巖土工程數(shù)字化勘察技術(shù)作業(yè)要點(diǎn)[2]。

2.2 增強(qiáng)巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用效果

從巖土工程勘察專業(yè)機(jī)構(gòu)的角度來講，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步注重對數(shù)字化勘察技術(shù)作業(yè)流程的調(diào)整，確?？辈炷M工作的有序性和長效性，高質(zhì)量開展數(shù)字化地圖繪制過程的技術(shù)指導(dǎo)以及質(zhì)量監(jiān)督工作。因?yàn)閺哪壳皝砜?，巖土工程數(shù)字化技藝還不能表現(xiàn)明顯的成熟化，需要由工程勘測專業(yè)機(jī)構(gòu)全面探測工程現(xiàn)場客觀條件以及巖土工程修建過程的外在影響性，結(jié)合相關(guān)信息建立落實(shí)具有高度可行性的勘察模擬作業(yè)模式。巖土工程管理要基于工程高質(zhì)量發(fā)展、并安全使用的角度進(jìn)行考慮，以切實(shí)體現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)的顯著效用，使地質(zhì)勘查流程更加合理，保證符合地質(zhì)勘查相關(guān)要求，促使巖土工程高效發(fā)展和運(yùn)行。要想在具體的巖土工程管理環(huán)節(jié)保證數(shù)字化地圖流程以及施工過程更加安全，就需要加大對相關(guān)工作監(jiān)督的力度，以更加適宜的勘察技術(shù)設(shè)備助力工程勘察工作的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化發(fā)展。由此可知，大力注重勘察模擬技術(shù)以及信息管理，注重?cái)?shù)字化技術(shù)融入，可以明顯提高工程數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)處理質(zhì)量成效。

3 巖土工程勘察數(shù)字化特點(diǎn)

對于巖土工程勘察而言，數(shù)字化技術(shù)在其中的融入通常都會(huì)表現(xiàn)3 個(gè)特點(diǎn)，即動(dòng)態(tài)、安全和集群。具體如下：①動(dòng)態(tài)性。重點(diǎn)就是利用定向監(jiān)測技術(shù)，將巖土工程勘察予以實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，并對勘察數(shù)據(jù)重復(fù)共享過程予以全程監(jiān)控，使工程現(xiàn)場問題得到盡早辨別、處理和防控。②安全性。重點(diǎn)就是說在數(shù)字化技術(shù)的有力支撐下，指定設(shè)備可以替代人力參與現(xiàn)場環(huán)境相對惡劣的巖土工程勘察工作，從而降低或消除相關(guān)工作過程的安全風(fēng)險(xiǎn)，確保作業(yè)現(xiàn)場人員各方面安全。③集群性。主要就是說在數(shù)字化技術(shù)的有力支撐下，能夠?qū)r土工程勘察數(shù)據(jù)系統(tǒng)予以實(shí)時(shí)監(jiān)測，以達(dá)成動(dòng)靜結(jié)合作業(yè)的目的，將勘察系統(tǒng)功能予以集中處理，為具體巖土勘察的有序進(jìn)行奠定技術(shù)上的有力保障。其實(shí)，在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中的信息處理過程都會(huì)涉及集群化操控技術(shù)，所以具體處理方式也基本都是分布模式，從而使將智能終端設(shè)備引入其中，并保證對智能終端合理操控，明顯緩解了巖土工程勘察的煩瑣性和艱難性。在系統(tǒng)運(yùn)行中建筑集群化控制措施，將原本系統(tǒng)予以實(shí)時(shí)調(diào)控，保證能夠滿足智能終端良好運(yùn)行的要求，這也是智能終端控制數(shù)字化的發(fā)展方向，也是巖土工程勘察數(shù)字化發(fā)展趨勢。

4 巖土工程數(shù)字化勘察系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

從數(shù)字化技術(shù)的角度而言，巖土工程勘察系統(tǒng)基本上可以劃分為3 個(gè)區(qū)域，即外在感應(yīng)、信息數(shù)據(jù)傳遞以及信息存儲。具體如下：①外在感應(yīng)系統(tǒng)主要是由信號感應(yīng)裝置和配套控制系統(tǒng)組成。能夠?qū)Ω袘?yīng)裝置作用實(shí)體空間區(qū)域內(nèi)工程土質(zhì)條件等數(shù)據(jù)進(jìn)行合理變更，以先進(jìn)的智能感應(yīng)功能實(shí)施操作指令，進(jìn)而快捷化開展所涉管控工作。②信息數(shù)據(jù)傳遞系統(tǒng)承擔(dān)著工程勘察信息數(shù)據(jù)傳遞共享的功能，相關(guān)工作的開展應(yīng)當(dāng)以數(shù)字技術(shù)為支撐，以強(qiáng)化信息數(shù)據(jù)傳遞共享的全面性、精準(zhǔn)性和快捷性，并且為巖土工程數(shù)字勘察技術(shù)作業(yè)的良好開展提供通信網(wǎng)絡(luò)方面的有利條件，保證工程勘察數(shù)據(jù)可以被遠(yuǎn)程傳遞到控制裝置內(nèi)部。③信息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性會(huì)關(guān)系到工程勘察的快捷性和成效性。在具體的巖土工程發(fā)展中，所涉及的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)需要充分結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行類別劃分和保存，保證這些信息數(shù)據(jù)的完整性和可參考性，保證可以用工程設(shè)計(jì)及修建計(jì)劃的完善輸出現(xiàn)實(shí)憑證，借助信息數(shù)據(jù)的收集完善工程模型處理系統(tǒng)，切實(shí)提高勘察技術(shù)效益。在巖土工程規(guī)模逐步擴(kuò)大的條件下工程實(shí)地區(qū)域條件會(huì)更加復(fù)雜，在完善數(shù)字化勘察信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)過程中，在信息數(shù)據(jù)方面有了更嚴(yán)格的要求，應(yīng)確保這些信息數(shù)據(jù)的全面性、真實(shí)性和精準(zhǔn)性，從而使數(shù)字化勘查技術(shù)體系更加趨向于完善。

5 巖土工程數(shù)字化勘察關(guān)鍵技術(shù)

5.1 巖土工程數(shù)字化建模技術(shù)

在具體的原土工程數(shù)字化勘察過程中，所用建模技術(shù)（圖1）會(huì)涉及兩種方法，即表面與圖示。對數(shù)字表面模型法進(jìn)行合理應(yīng)用，可以完整呈現(xiàn)巖土工程實(shí)地區(qū)域的地質(zhì)狀況，所以得到巖土工程相關(guān)機(jī)構(gòu)的充分運(yùn)用。表面模型法相關(guān)工作過程涉及的數(shù)據(jù)基本上都是出自于工程離散方面的評測，其中包括幾何特征或?qū)傩蕴卣鲾?shù)據(jù)，依照這些數(shù)據(jù)重新解釋與構(gòu)建地質(zhì)體界面，將抽象的同數(shù)點(diǎn)依照規(guī)則連接成網(wǎng)狀曲面片，直觀展現(xiàn)出整個(gè)地質(zhì)體的空間屬性。常用的圖示模型法包括邊界表示法、規(guī)則網(wǎng)格法、不規(guī)則網(wǎng)法與等值線法，需相關(guān)勘察單位結(jié)合巖土工程實(shí)際建設(shè)要求，選擇適宜的圖示模型技術(shù)。其中，不規(guī)則網(wǎng)法就是將巖土區(qū)域內(nèi)的有限個(gè)點(diǎn)劃分為相連的三角面網(wǎng)絡(luò)，被勘察區(qū)內(nèi)的任意點(diǎn)落在三角面的頂點(diǎn)、邊上或三角形內(nèi)部，構(gòu)建起三維空間的分線性模型。沿模型直線計(jì)算出地形剖面圖結(jié)構(gòu)數(shù)值，在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加其他變量。

圖1 數(shù)字化勘察建模形態(tài)

5.2 場地虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)

場地虛擬技術(shù)作業(yè)過程重點(diǎn)就是工程信息系統(tǒng)構(gòu)建（表1）。這種技術(shù)通常都會(huì)被作用到工程實(shí)地區(qū)域規(guī)劃、工程實(shí)地區(qū)域以及設(shè)施信息整理以及地理?xiàng)l件評估等環(huán)節(jié)上。①收集勘察現(xiàn)場地質(zhì)資料，如勘察地點(diǎn)地理特征、土質(zhì)與地層信息等。②結(jié)合數(shù)字化系統(tǒng)完善需求，進(jìn)一步明朗化數(shù)據(jù)與數(shù)值之間的關(guān)聯(lián)，將數(shù)字化系統(tǒng)要求進(jìn)行直觀化展示，促使概念性模型可以集中呈現(xiàn)巖土工程實(shí)地區(qū)域的客觀條件[3]。在完善巖土工程信息系統(tǒng)的過程中，應(yīng)當(dāng)保證所輸入的數(shù)據(jù)具有高度的精準(zhǔn)性和參考價(jià)值，避免數(shù)據(jù)存在較大誤差。除此之外，還需要保證相關(guān)工作人員結(jié)合信息系統(tǒng)內(nèi)容，快速搜集到地質(zhì)相關(guān)信息數(shù)據(jù)、影響和圖形等。

表1 巖土工程勘察業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息表

5.3 安全監(jiān)控技術(shù)

巖土工程勘察中的大部分?jǐn)?shù)據(jù)都有著較強(qiáng)的嚴(yán)密性，所以就應(yīng)當(dāng)引入效用顯著的安全監(jiān)控技術(shù)，避免這些信息失去完整性，導(dǎo)致工程不能穩(wěn)定發(fā)展。合理運(yùn)用安全監(jiān)控技術(shù)還可以實(shí)時(shí)精準(zhǔn)辨別數(shù)字化勘察系統(tǒng)運(yùn)行中的影響因素，并對環(huán)境安全參數(shù)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，防止系統(tǒng)數(shù)據(jù)存在不良因素。除此之外，在以往的巖土勘察環(huán)節(jié)還會(huì)呈現(xiàn)出測量數(shù)據(jù)繁多、精準(zhǔn)性差的不良現(xiàn)象，需要借助安全監(jiān)測技術(shù)措施把相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行長期完整保護(hù)，以減少工程勘察過程各方面資源的投入。

6 提升巖土工程數(shù)字化勘察技術(shù)應(yīng)用水平的具體措施

6.1 嚴(yán)格審查巖土勘察結(jié)果

嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度對巖土工程勘察最終的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行審查，可以在確?？辈煨畔?shù)據(jù)全面而精準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，確保這些勘察信息數(shù)據(jù)真正作用到工程設(shè)計(jì)與修建方面。這還應(yīng)當(dāng)保證工程勘察組成員都能夠充分結(jié)合有關(guān)部門要求開展勘察工作，防止勘察數(shù)據(jù)信息存在較大偏差，從而確保數(shù)字化勘察工作的高質(zhì)高效開展。

6.2 做好勘察前準(zhǔn)備工作

要想在合理范圍內(nèi)，最小化或消除巖土工程勘察問題的可能性，專業(yè)人員就應(yīng)當(dāng)保證相關(guān)工作基礎(chǔ)條件的完備，指派專職人員對這些基礎(chǔ)條件完備程度全面審核，通過實(shí)地探測切實(shí)了解工程現(xiàn)場土質(zhì)條件，然后結(jié)合相關(guān)信息建立落實(shí)具有高度完善性、合理性的數(shù)字化巖土工程勘察計(jì)劃，確?？辈煸O(shè)計(jì)信息數(shù)據(jù)的全面性和精準(zhǔn)性。采取有效措施增進(jìn)勘察工作組以及設(shè)計(jì)工作組之間的合作，充分參考最終的勘察信息數(shù)據(jù)，為后續(xù)設(shè)計(jì)與施工工作的良好開展提供有利條件，從而切實(shí)體現(xiàn)數(shù)字化勘察技術(shù)的顯著效用。

6.3 提高工作人員專業(yè)水平

巖土工程勘察專業(yè)人員技能和專業(yè)素養(yǎng)會(huì)關(guān)系到工程整體質(zhì)量及其發(fā)展穩(wěn)定性。有關(guān)單位應(yīng)當(dāng)注重專業(yè)人才的儲備和引進(jìn)，對于所錄用和引進(jìn)的專業(yè)人才應(yīng)保證其具備超高的專業(yè)技能，并結(jié)合本行業(yè)發(fā)展情況及其要求對其實(shí)行培訓(xùn)。在行業(yè)內(nèi)部人力資源管理中建立和完善政策，力求明顯調(diào)動(dòng)業(yè)主體人員自我提升發(fā)展的意識，逐步強(qiáng)化其數(shù)字化勘察作業(yè)的技能和職業(yè)素養(yǎng)，為巖土工程勘察作業(yè)的快捷高效發(fā)展提供有利條件，為巖土工程勘察行業(yè)領(lǐng)域的先進(jìn)化發(fā)展提供人力資源上的保障。

7 結(jié)語

在巖土工程勘察行業(yè)領(lǐng)域新發(fā)展時(shí)期，應(yīng)當(dāng)注重科學(xué)技術(shù)的改進(jìn)優(yōu)化結(jié)合數(shù)學(xué)化社會(huì)發(fā)展趨勢，開展師大工程建設(shè)工作，就是體現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)在巖土工程勘察中的顯著效用。要想確保工程勘察信息數(shù)據(jù)全面的精準(zhǔn)，應(yīng)積極融入新型數(shù)字技術(shù)，促進(jìn)勘察工作的發(fā)展，以數(shù)字技術(shù)為支撐收集地理信息、空間信息等，進(jìn)而為巖土工程勘察行業(yè)持續(xù)向好發(fā)展提供技術(shù)上的有利保障。