数字化技术在岩土工程勘察中的应用分析-矿业论文发表

数字化技术在岩土工程勘察中的应用分析
赵加飞

摘要：目前岩土工程勘察市场格局中，占主导地位的勘察行为主体在技术方面的大的方向和原则上基本达成共识，各单位要进一步提高市场竞争力，就要多从细节上下工夫，使自己提供的勘察成果更直接、方便地满足设计的需要。随着计算机信息技术的发展，岩土工程勘察数字化技术逐渐得到广泛应用。本队针对岩土工程勘察手段措施进行分析研究。
关键字：岩土工程 数字化勘察 数字化技术 应用方法
引言
近年来，在岩土工程勘察市场格局中，占主导地位的勘察行为主体在技术方面的大的方向和原则上基本达成共识，各单位要进一步提高市场竞争力，就要多从细节上下工夫，使自己提供的勘察成果更直接、方便地满足设计的需要。岩土工程勘察在快速的发展过程中，不论是在体制还是在勘察方法、计算机辅助软件、勘察报告编制等各方面工作都有了长足的进步，并且还在在不断优化中。随着计算机信息技术的发展，岩土工程勘察数字化技术逐渐得到广泛应用。对岩土工程勘察方法实施改进，逐步过渡到数字化勘察技术，并推广其广泛应用，这是勘察工程发展的必然趋势。
1 岩土工程勘察的内容
规范是进行岩土工程勘察工作的依据，对勘察工作的目的、任务、评价等均提出了详细的、可操作的要求，岩土工程技术人员要重视对规范、规程的学习，充分了解其要求。另外规范、规程中的条文说明，技术人员也要认真研读，条文说明中有丰富的信息，对于提高我们的理论水平及正确理解规范、规程具有重要作用。
1.1 查明勘察范围内场地原始地形、地貌，岩土层的成因、类型、深度、分布、工程特性和变化规律，分析评价地基的稳定性和均匀性。查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、旧基础、孤石等对工程不利的埋藏物及其分布范围。
1.2 查明影响建筑场地稳定性的不良地质作用和特殊土的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，并提出相应防治措施的建议。查明地下水埋藏情况、类型、补给及排泄条件，地下水位，水位变化幅度及规律；评价地下水对建筑材料的腐蚀性。对基坑工程还应查明各土层的渗透性质，分析评价地下水的静水压力、动水压力及浮托力的作用和影响；预估产生基坑突涌、流沙或管涌等地下水不良作用的可能性及危害程度，并提出相应的防治措施建议；提供基坑施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议；提供用于计算地下水浮力的设计水位。
1.3 基坑工程还应查明基坑周边环境，提供基坑设计所需的岩土参数，分析评价放坡开挖的可能性和基坑边坡稳定性，适宜选用的支护结构类型及其稳定性，基坑开挖与降水对地基变形、周围建筑物和地下设施的影响。
2 岩土工程勘察的方法
随着计算机信息技术的不断发展，岩土工程勘察数字化技术得到广泛应用。下面就与传统勘察方法进行对比，加以论述。
2.1 传统岩土工程勘察方法研究
勘察资料过于地质化。由于部门长期的条块分割，勘察、设计分散作业，加之岩土工程规范制定和新技术、新方法应用的滞后，以及专业设置过细，岩土工程本身的特殊性等原因，设计与勘察之间脱钩多，使得勘察提供的岩土工程信息通常以设计人员难以理解的形式出现，而且勘察也较难参与设计的全过程；设计人员也因知识的局限，很难深层次理解岩土工程勘察信息，因而勘察成果在设计中的转化率较低，造成许多不应有的浪费和损失　
数字化地图与数字化设计系统间不够贯通。地形图是设计系统的底图或称基础数据，由于数字化地图中的某些环节技术条件不成熟，与CAD设计软件的接口不匹配，很难顺利实现对接，设计系统不得不重新将勘察资料数字化，影响了设计系统CAD的推广应用。　　 勘察信息数字化程度低。
勘察部门提供的勘察信息往往以图纸、表格、文字等形式为主，内容上定性描述较多。这一方面造成设计人员对于勘察信息难于准确理解，另一方面造成对勘察信息处理、利用上的困难。
2.2 数字化勘察技术研究
数字化岩土工程勘察是指应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术和CAD技术，通过计算机及其软件，把一个工程项目的所有信息有机地集成起来，建立综合的计算机辅助信息流程，使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化CAD技术转变，作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化，逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。该技术体系用系统工程观点，把勘察、设计的图纸、图像、表格、文字等以数字化形式存贮。
2.3 数字化勘察技术关键优势
岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面模型法的历史较早，它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法，也是目前广泛使用的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料，包括测点的几何特征数据和属性特征数据，然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来，构成网状曲面片，进而确定整个地质体的空间属性，有很多方法用来表示表面，常用的方法主要有数学模型法和图示模型法，本论文主要讨论图示模型法。常用的图示模型法有边界表示法、规则格网法、等值线法、不规则格网法等，其中不规则格网法是本系统选用的模型表示法，将做详细分析讨论。
不规则格网法是将区域内有限个点将区域划分为相连的三角面网络。区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内，如果任意点不在顶点上，则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到，所以TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续但不可微。有许多种表达TIN拓扑结构的存储方式，这里采用一个简单的记录方式是：对于每一个三角形、边和节点都对应一个记录，三角形的记录包括三个指向它三个边的记录的指针，边的记录有四个指针字段，包括两个指向相邻三角形记录的指针和它的两个顶点的记录的指针；也可以直接对每个三角形记录其顶点和相邻三角形。每个节点包括三个坐标值的字段，分别存储X，Y，Z坐标。这种拓扑网络结构的特点是：对于给定一个三角形，查询其三个顶点属性和相邻三角形所用的时间是定长的。它在沿直线计算地形剖面线时具有较高的效率，当然可以在此结构的基础上增加其它变化，以提高某些特殊运算的效率。
对岩土工程勘察方法实施改进，逐步过渡到数字化勘察技术，并推广其广泛应用，这是勘察工程发展的必然趋势，但是这其中还有一段很长的路要走，不仅仅是因为其中还有一些关键技术问题尚未完全攻克，而且我国目前在数字化勘察、勘探方面的专业人才也很匮乏，因此，必须加大数字化岩土工程勘察技术人才的培养，并加快该技术的研究应用，以真正实现岩土工程的数字化勘察的广泛应用。
3 数字化勘察技术的应用
我们在进行道路、桥梁、隧道的测量设计经常遇到地形复杂交通不便的情况。如线路在丘陵山区,经常是各种树木生长茂盛、沟壑纵横,难以通视,传统的测量手段很难解决,经常令测量工作人员吃尽了苦头。传统的测量手段数据处理往往用手工方法记录储存,不仅数据显得零乱,而且在数据后续处理中,往往手工处理,工作量大,容易出错,测量数据不易校核。由于处理枯燥,需要耗费的重复劳动也就相当多,内业处理出错率较高。
通过调查研究,在我国大多数单位在公路设计测量工作中采用的方法传统,速度慢、精度差,数据不易保存校核,所以难以适用当前推进公路建设自动化、信息化建设的要求。
采用现在传统的测量方法存在许多弊端,例如测量数据多,易出错,测量完毕不易校核和保存, 采用数字化地形图可有效解决这一问题。采用专业数字化地形图测绘,经过处理后,可以满足公路规范的需求,每条公路的地形图可以形成永久保存的电子档案,勘测成果在图上一目了然,可重复利用,并可不断补充调整。公路设计引入专业勘测的电子地形图,勘测效率大大提高,勘测费用降低很多,勘测设计周期会大大缩短,而且数据精确,易于保存,数据直接导入利用,免去人工录入的繁琐和失误,可以重复利用,一举多的,可以纸上选线、定线,测量数据可以视实际情况,随时补充调整。测量成果可以直接与国家控制网转化,以便与其他测量行业的数据共享。测量完毕或公路施工后能长久保存测量成果,并进行校核,推进公路测量的数字化进程。
4 结束语
对岩土工程勘察方法实施改进，逐步过渡到数字化勘察技术，并推广其广泛应用，这是勘察工程发展的必然趋势，但是这其中还有一段很长的路要走，不仅仅是因为其中还有一些关键技术问题尚未完全攻克，而且我国目前在数字化勘察、勘探方面的专业人才也很匮乏，因此，必须加大数字化岩土工程勘察技术人才的培养，并加快该技术的研究应用，以真正实现岩土工程的数字化勘察的广泛应用。
参考文献
【1】 GB50007-2002，建筑地基基础设计规范[s].
【2】 赵成刚，白冰，王运霞. 土力学原理[M]. 北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2004.
【3】王立楼 《数字化勘察技术在岩土工程中的应用》 【J】科技信息 2009.10

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