巖土工程勘察數字化技術與應用

吳軍++侯大勇

摘要：計算機信息技術的發展使數字化技術在巖土工程勘察中的應用成為可能，該項技術在一定程度上彌補了傳統勘察技術的不足，提高了巖土工程勘察的水平，為工程施工設計提供了更加可靠的參考資料。鑒于當前巖土工程勘察的發展趨勢，本文將對數字化技術及其應用情況進行深入探討，以期不斷提高我國巖土工程的勘察水平。

關鍵詞：巖土工程勘察；數字化技術；應用

工程勘察是保證整個巖土工程設計、施工順利進行的基礎和前提，巖土工程勘察的內容包括地層地貌信息、地下水位分布、風化層厚度等，這有完整的搜集相關資料才能制定出科學合理的施工方案。在數字化勘察技術出現之前，工程勘察人員只能搜集到零散的數據資料，而且勘察資料只能以二維的形式呈現，不利于勘察人員全面的掌握地質參數分布規律。隨著計算機技術及圖形處理技術的不斷完善，在巖土工程勘察方面逐漸形成了一個現代化、集成化、信息化的數字化勘察體系，極大地推動了我國巖土工程勘察水平的進步。

一、數字化巖土勘察技術概述

數字化巖土勘察技術是借助現代測繪技術、數據庫技術、網絡通信技術等數字化技術來搜集巖土工程原始資料，建立輔助信息流程的技術體系。在數字化勘察技術體系中，有關地質勘察、方案設計、施工進度、數據變更等的資料可以被有機的結合起來，從而建立起一個綜合性的信息流程，實現了勘察技術從手工方式向現代化處理方式的轉變[1]。數字化巖土勘察技術的最大優勢是體現了系統工程的觀念，將相關文字、圖像、表格資料以數字化的形式儲存下來同時供多個勘察人員的設計使用。

二、巖土工程勘察數字化技術應用的關鍵

要想在巖土工程勘察中順利應用數字化技術，首先應當掌握數字化技術應用的兩大關鍵，一是建立數據庫系統，二是構建地質模型，下面本文將重點分析這兩大關鍵技術。

（一）建立數據庫系統

建立數據庫系統是數字化巖土工程勘察中最基礎的一項工作，建立數據庫系統的過程涉及到密集數據處理問題，為了獲取更加完整的數據信息，首先應當將概念型的數據模型從實體中剝離出來，并單純的從現實世界的角度構建數據模型，這樣才能客觀評估數據對象和屬性之間的關系，從而建立起一個完整的數據庫表結構[2]。數字化巖土工程勘察數據庫系統包括三種，一種是基于數據輸入的原始數據系統，二是系統內自動生成的中間數據系統，三是最終數據系統。一般情況下，原始數據系統中所輸入的數據資料一般由測點數據組成，測點數據既具有信息屬性，同時又具有幾何屬性。中間數據包括從原始數據系統上生成的各種等值線模型、剖面模型等，借助這些模型和圖形軟件可以生成技術人員所需的重要模型基礎。最終數據系統是在中間數據系統的基礎上生成的包含各種圖形、文檔資料的系統。通過各個系統之間的聯系和依次銜接可以幫助勘察人員獲取所需的設計施工資料。

（二）構建地質模型

數字化巖土工程勘察的地質建模方法主要指表面模型法。表面模型法是巖土工程勘察領域普遍采用的一種常規方法，具體的建模方法是通過表述工程地質體外表面來表示均質地質體，這種建模方法在巖土工程勘察中的應用范圍較廣。表面模型法中的數據主要來自于原始的測點資料，這些測點資料均具有幾何特征和屬性特征，利用這些測點數據即可構建工程地質體的界面，從而將一系列具有相同屬性的散點連接為一個網狀曲面，進而構建出整個地質體的界面。在表示表面的過程中經常采用的方法有圖示模型法和數字模型法兩種，下面將重點分析圖示模型法中的不規則格網法這種建模方法。不規則格網法是根據勘察區域內的多個點將整個區域劃分為多個三角面網絡的方法，勘察區域內的任何一個點都會在三角面上找到相應位置，如果該點不在三角面的頂點上，通常可以通過線性插值的方法來獲得該任意點的數字屬性[3]。不規則格網法是一個分段線性三維空間構建模型，其拓撲結構由多種存儲方式，最簡單的存儲方式是對應記錄每個三角面的形、邊、節點，這種存儲方式的優點是：給定一個三角面就能找出其頂點屬性，在地形剖面線計算方面的效率較高，此外，也可以根據具體的情況在該拓撲結構上添加其他變化以提高運算效率。

三、數字化技術在巖土工程勘察中的應用案例

為進一步分析數字化技術在巖土工程勘察中的應用效果，本文以甘肅省某巖土工程勘察項目為例展開具體的分析。該巖土工程勘察共布置125個勘測點，鉆孔深度在10-30m之間，原始勘察數據包括鉆孔土層信息、水位信息、建筑物信息等。技術人員在這些原始信息資料的基礎上，采用Visual C++技術和OpenGL三維圖形庫建立了立體地質模型，該立體地質模型可幫助勘察人員及時查詢和更新勘察區域內的動態信息。在建立起來的數據庫系統中，地下部分是系統的核心內容，由于地下部分的地形關系錯綜復雜，在地質建模方面需要進行特殊的處理，根據該項目地下地層地質特點采用GTP建模方法，分別對一般地層及復雜地層進行三維建模，而且本次研究還在GTP模型的基礎上探索出了一種三維地質體尖滅構模方法，該方法可以全面評估尖滅地層的空間幾何特征，比較符合本次工程實際。

結語：

科學的進步使一些落后的技術和方法被淘汰掉，取而代之的是符合時代發展潮流的新型技術方法，巖土工程勘察亦是如此，數字化技術的發展使巖土工程勘察中得以應用的軟件和技術方法層出不窮，在實際工作中，勘察人員應當掌握數字化巖土工程勘察的基本方法，熟知數據庫系統及地質模型的建立方法，從而不斷優化巖土工程勘察工作，緊跟時代發展的步伐。

參考文獻：

[1]丁曉慶，何龍飛.氣動潛孔錘跟管鉆進技術在巖土工程勘察施工中的應用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2015，01：17-21.

[2]賈發科.關于巖土工程中數字化勘察技術的實踐策略探究[J].價值工程，2015，04：323-324.

[3]李慶豐.淺談靜力觸探技術在巖土工程勘察中的應用及發展前景展望[J].福建建筑，2014，07：83-85.endprint