巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)與實(shí)現(xiàn)

周洪亮 劉 兵

（江西中煤建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330001）

巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)與實(shí)現(xiàn)

周洪亮 劉 兵

（江西中煤建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330001）

工程設(shè)計(jì)需要根據(jù)巖土工程勘察的結(jié)果和數(shù)據(jù)來確定，但是在傳統(tǒng)的巖土工程勘察中得到的都是二維靜態(tài)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)無法直觀掌握工程地質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì)的變化和空間構(gòu)造變化規(guī)律。近年來，市場(chǎng)對(duì)巖土工程地質(zhì)狀況變化數(shù)據(jù)的要求也越來越高，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)嚴(yán)重影響了工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，針對(duì)這些問題，我們需要利用先進(jìn)的數(shù)字化和信息化科學(xué)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察的數(shù)字化，本文將對(duì)巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行相關(guān)討論。

巖土工程；勘察；數(shù)字化技術(shù)；實(shí)現(xiàn)

1 前言

在網(wǎng)絡(luò)信息化和計(jì)算機(jī)科學(xué)化的發(fā)展背景下，傳統(tǒng)巖土工程勘察技術(shù)得到了很大發(fā)展，勘察質(zhì)量也得到了很大程度的提高，這些都得益于當(dāng)前的勘察技術(shù)利用了數(shù)字化的技術(shù)，使巖土工程所需要的信息在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、圖像處理技術(shù)和建模技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字化處理分析。

2 巖層勘察技術(shù)的一體化

現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展提升了巖土工程勘察的水平，但是一些客觀因素的存在，使得沿途勘察設(shè)計(jì)中依舊存在一些需要改進(jìn)的地方，比如勘察資料的過于專業(yè)化、不同領(lǐng)域設(shè)計(jì)內(nèi)部聯(lián)系不夠、過于封閉等等；另外一些行業(yè)工程中還存在著設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能的不完善，勘查技術(shù)水平見底等問題，為了解決這些問題，就必須要建立起巖土工程勘察數(shù)字一體化系統(tǒng)。一般來說，巖土工程勘察一體化分成縱橫向一體化和松散密切一體化，所謂的一體化，指的是借助巖土工程勘察測(cè)繪技術(shù)，根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，利用數(shù)字化技術(shù)整合出工程項(xiàng)目需要的所有信息，同時(shí)構(gòu)建出計(jì)算機(jī)輔助信息處理程序，讓原來巖土工程中的手工全部轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化CAD技術(shù)，極大的提高了巖土勘察的工作效率。

3 巖土工程勘查技術(shù)數(shù)字化具體內(nèi)容

3.1 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用。地理信息系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是巖土工程方域這方面的數(shù)字化，它是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，同時(shí)具有分布式結(jié)構(gòu)、廣泛的訪問空間以及獨(dú)立平臺(tái)的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、地理學(xué)等多門知識(shí)，同時(shí)在計(jì)算機(jī)硬軟件的支持下，綜合分析和管理巖土工程勘察的空間物理信息的地理數(shù)據(jù)，為工程項(xiàng)目的決策和管理提供可靠的信息，為野外的勘查工作提供了極大的便利。盡管地理信息系統(tǒng)與巖土工程勘察一體化屬于不同的領(lǐng)域，但是在巖土工程力學(xué)中卻包含了太多的地理信息，這些信息很大一部分都是與空間坐標(biāo)有關(guān)，后期的設(shè)計(jì)工作都是在空間信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行，換句話說，全面的地理信息是巖土工程勘察設(shè)計(jì)的強(qiáng)大后盾。地理信息系統(tǒng)集合了采集信息、管理信息和分析信息的系統(tǒng)，所以將地理信息系統(tǒng)綜合運(yùn)用到巖土工程勘察設(shè)計(jì)工作中能夠充分利用該系統(tǒng)在采集、空間分析和管理功能，來對(duì)沿途勘察工作以及在具體施工中所需數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析和管理，這與傳統(tǒng)的勘察技術(shù)相比，地理信息系統(tǒng)就具有很大的改進(jìn)。具體來說，地理信息系統(tǒng)在信息數(shù)據(jù)的采集和處理上會(huì)更加高效快速，而且采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量更加高，來源更加廣泛；地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫可以準(zhǔn)確描述和表達(dá)出空間實(shí)體，圖形和圖像的集成高度準(zhǔn)確，為后期勘察設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、構(gòu)件科學(xué)專業(yè)設(shè)計(jì)、分析和決策提供了全面的信息支持；最重要的一點(diǎn)，地理信息系統(tǒng)還具有智能化的可視化操作功能，使巖土工程勘察設(shè)計(jì)的可視化操作有了可能。

3.2 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)是在區(qū)域化變量理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通過對(duì)變異函數(shù)的應(yīng)用來分析不同空間中隨機(jī)分布的結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)和空間格局異常變化，來對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)的評(píng)估分析或者是模擬相關(guān)數(shù)據(jù)的離散性。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)包括典型統(tǒng)計(jì)學(xué)和空間統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識(shí)，重點(diǎn)是對(duì)地質(zhì)特征進(jìn)行科學(xué)分析。在巖土工程的勘察過程中，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)與地質(zhì)的歷史和應(yīng)力狀況有著很大的關(guān)系，有一定空間相關(guān)性，而且這種相關(guān)性在土層的隨意兩點(diǎn)間就能夠得到體現(xiàn)，如果兩點(diǎn)間的距離越大，它們之間的相關(guān)性就會(huì)減少，反之則會(huì)增加。一般在描述巖土空間自然相關(guān)性方面，是建立在隨機(jī)場(chǎng)景的基礎(chǔ)上，利用方差折減系數(shù)來判斷出“點(diǎn)”和它所處環(huán)境的變異性來計(jì)算巖土性相關(guān)距離，這也是巖土工程可靠度研究中的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。在巖土物性參數(shù)的統(tǒng)計(jì)過程中，相關(guān)距離是其中重要的參數(shù)之一，如果土層的巖土物性在完全相關(guān)距離之內(nèi)，那么兩點(diǎn)的巖土物性就會(huì)相互獨(dú)立，所以我們只需要計(jì)算工程中的特定土層巖土物性參數(shù)相關(guān)距離就能夠清楚了解該巖層地質(zhì)物性狀況。在相關(guān)距離的計(jì)算方面，計(jì)算方面有平均值法、相關(guān)函數(shù)法和回歸模擬法等等，不同的計(jì)算方法都需要相應(yīng)的理論依據(jù)，在應(yīng)用的難易程度上都有差異，有各自的優(yōu)勢(shì)。

3.3 巖土工程建模的應(yīng)用。不同的巖土工程，它們的工程構(gòu)造規(guī)模、形態(tài)結(jié)構(gòu)等方面都會(huì)存在一定的差別，而這些地質(zhì)構(gòu)造從某種意義上來說是可以認(rèn)為是點(diǎn)線面之間的結(jié)合，而這些所謂的點(diǎn)元素的集合指的是測(cè)點(diǎn)、線元素之間的結(jié)合、面元素集合則是指人工填土的厚度等等、體元素的結(jié)合則是地下巖體形狀特征。不同的地質(zhì)對(duì)象都會(huì)在一定的空間位置范圍內(nèi)，都有一定的形態(tài)地質(zhì)特征，同時(shí)與其他地質(zhì)對(duì)象保持著一定的空間關(guān)系，所以地質(zhì)對(duì)象的主要特征是空間、屬性和空間關(guān)系的特征。一般的地質(zhì)對(duì)象能夠根據(jù)地質(zhì)形態(tài)來分析它們的表征，接著再根據(jù)地質(zhì)對(duì)象所處的年代、巖性、含水量和力學(xué)特性等不同屬性參數(shù)來分析它們各自所處的空間分布狀況，一般的地質(zhì)巖層對(duì)象在空間的上關(guān)系是鄰接或者包含的關(guān)系。所以在構(gòu)建巖土工程模型時(shí)需要以巖土工程的空間特征。巖土工程的屬性等關(guān)系為基礎(chǔ)，構(gòu)建模型主要依據(jù)人們對(duì)外界信息的提煉，用來預(yù)測(cè)一個(gè)或者多個(gè)工程地質(zhì)變量的空間變化規(guī)律，在巖土工程建模過程中，關(guān)鍵部分是根據(jù)已知的數(shù)據(jù)同時(shí)按照相應(yīng)的數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系推算出提其他的位置點(diǎn)；另外應(yīng)用方面的關(guān)鍵技術(shù)是針對(duì)項(xiàng)目工程勘察參數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地層處理的模擬。所以我們只要根據(jù)具體的需求來模擬研究區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)虛擬鉆孔土層狀況，并且完成所有等值線搜素的工作。

結(jié)語

隨著時(shí)代和社會(huì)的進(jìn)步，這就要求各個(gè)行業(yè)對(duì)傳統(tǒng)落后技術(shù)和方法進(jìn)行革新，同樣，我們也要對(duì)巖土工程勘察和工程設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新。巖土工程勘察設(shè)計(jì)的工作人員要充分利用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，并且要把它應(yīng)用到巖土工程勘察的實(shí)際工作中去，對(duì)傳統(tǒng)的巖土工程勘察進(jìn)行創(chuàng)新，就要不斷優(yōu)化勘察系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，使得勘查工作與時(shí)俱進(jìn)，能夠充分滿足市場(chǎng)的需求。

[1]李斌.基于巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)及實(shí)現(xiàn)的淺析[J].科技與生活，2013，21（07）：117-119.

[2]羅永康.淺談巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)與應(yīng)用[J].大科技，2012，28（08）：110-112.

TU195

A