GIS支持下巖土工程勘察設計一體化研究

河北省地礦局第三地質大隊 河北 張家口 075000

正文：

一、引言

GIS是一種新興的技術，在很多方面具有優勢，尤其是對于管理空間信息的相關內容，由于GIS所具備的獨特性，在各行各業都得到了廣泛的應用，例如巖土工程、資源管理等等。在我國的當前發展階段，圖像處理技術在日漸成熟，數據庫技術也在不斷發展，人們開始關注GIS在巖土勘察設計中的運用情況，采用GIS技術，可以從很大程度上提高巖土勘察設計的工作質量和效率，還能夠從一定程度上節省人力物力資源。

二、GIS在巖土工程勘察設計一體化中的應用現狀

GIS技術在應用的過程中，可以促進信息查詢和存儲功能的應用，同時也可以從一定程度上促進空間疊加運算的實現。相關工作人員在對土地等級進行測定的過程中，可以運用定量分級法。對土體穩定性進行評測時，可以運用一些三維建模軟件，并參照一些資料信息，生成三維模型。利用一系列的數據轉化，在GIS數據庫當中，保存形成的三維模型。相關工作人員還應該對每種控件指標進行充分研究，為設計巖土工程奠定堅實基礎。GIS在巖土工程勘察設計一體化應用的過程中，主要是在管理方面進行運用，有時也會應用到數據處理過程當中，但是針對接口問題，目前還沒有十分有效的解決方法。

相關工作人員在巖土工程勘察設計的過程當中，也會運用到CAD，并且對其有較深的開發。在實際運用過程中，GIS和CAD兩者之間有一定的不同之處。例如，兩者的功能不同、和DBMS的連接能力有一定的差異性，并且兩者具有的分析能力不相同。但是，兩者也有一定的相似之處。比如，GIS和CAD都可以對二維地圖進行一定的處理，也可以對三維地圖進行操作。在ARC/INRO中，可以形成TIN模塊，并且還可以進行顯示，對地標模型進行一系列的分析研究，相關研究人員可以利用不規則三角網，構建更深層次的地標模型。

三、GIS支持下巖土工程勘察設計一體化

（一）GIS技術與現場試驗的一體化

現場試驗與GIS技術結合之后，在一些特定方面有很強的優越性。通常會在一些邊坡現場進行有關試驗，對于邊坡土體來說，都是呈現原始狀態，土體的各方面特性，例如密實程度、滲透性能等等，與實驗室試驗相比有較強的優越性。在具體的試驗過程中，僅僅只需要對降雨條件進行一定程度的控制，準確測定觀察結果，并對結果進行科學合理的整理，進而得出有關邊坡情況的準確結論。但是對于原位現場試驗來說，也有一定的缺點。第一，在進行原位試驗時，對土體的各種指標都有一定的約束，但是實際上自然邊坡是各種各樣的，因此通過原位試驗所得出的結論具有一定局限性，可利用率不是很高。第二，原位試驗所用到的設備比較多，十分復雜，所需要的試驗周期較長，因此需要投入較高費用，這就從很大程度上制約了該方法的使用。其次，試驗還具有一定的危險性。例如，在實際的現場勘查工作當中，邊坡可能會出現快速滑動問題，如果沒有設定一個科學合理的預測方案，那么可能會帶來較大損失。

（二）GIS技術與數值模擬的一體化

GIS技術和數值模擬結合之后，操作就會變得非常簡單，并且所用到的時間較短，進行的試驗需要投資的費用降低，具有較高的效率。其次，計算機技術發展的越來越快，有限元仿真計算軟件也在不斷完善，從很大程度上促進了數值模擬的發展，使其模擬過程的準確性提高。相關的工作人員不斷研究和完善非飽和滲流程序SUSU，并利用此程序，對降雨滲流條件下邊坡土體內的滲流場分布情況進行了科學的計算。在2005年的時候，張艷剛利用Flac軟件進行了一系列模擬過程，發現粘聚力和內摩擦角在不斷改變的過程中，會對邊坡安全系數產生一定的影響。此一體化技術通過一系列的計算，得出了穩定性和地下水位兩者之間的關系。在采用數值模擬的過程中，相關的工作人員必須要重視材料參數的選取，如何對一些十分復雜的參數進行模擬，并不斷提升模擬的準確性，是數值計算在應用的過程中必須要密切注意的一個問題。

（三）GIS技術與模型試驗的一體化

GIS技術與模型試驗的一體化同時具有現場試驗和數值模擬兩者的優勢。采用模型試驗，可以在特定的條件下，對現場試驗進行模擬，如果控制得較好，那么就能夠獲得和現場試驗幾乎相同的試驗條件。其次，采用模型能夠進行多次填筑，相關工作人員在對填筑材料進行選擇時，可以運用很多種材料混合，從而能夠模擬各種各樣的邊坡土體。通過運用一些外界工具，就能夠對邊坡角度、下滑推力等一些條件進行改變。采用模型試驗，可以對邊坡的變化情況進行充分反映，從而可以對破壞過程進行了解，為分析降雨入滲機理提供充足條件。相關研究人員把邊坡模型進行浸水操作，并通過離心機，施加一定的滑動力，就可以得出在粉砂水條件下，邊坡高度不會對極限坡度產生影響的結論。在降雨入滲條件下，相關研究人員運用離心機模型，采用此技術進行相關邊坡模型試驗，就可以得出邊坡土體含水量和土體損傷量成正比的結論。但是對于模型試驗來說，也具有以上兩種試驗的缺點。在模擬時，無法對現場每個部分模擬徹底，同時所需要投入的費用較高，會耗費大量時間等。

四、結束語

巖土勘察工作在不斷發展的過程中，勘察設計一體化已經逐漸變成了一種趨勢。采用GIS技術，不僅可以從很大程度上加強CAD各個工種之間的聯系，同時還可以促進一體化生產體系的形成，其次可以提升經濟效益，提高企業綜合競爭力。