基于數(shù)字化的巖土工程勘察技術(shù)應(yīng)用研究

李江龍

摘 要：在當下信息時代的高速發(fā)展之下，計算機數(shù)據(jù)處理等技術(shù)被應(yīng)用在各個方面，對巖土工程的勘察技術(shù)也有著很大的提高。在巖石工程主要是以巖體和土體兩個作為主要的研究對象，由于地質(zhì)形成的復(fù)雜性，再形成過程當中受到各種外力的作用，和氣候的影響結(jié)構(gòu)的變化，就造成了工程的性質(zhì)具有多樣性和很強的區(qū)域性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；巖土工程；勘察技術(shù)

中圖分類號：TU195 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）15-0129-02

在巖土工程勘察過程之中由于傳統(tǒng)技術(shù)的局限性，從而很多復(fù)雜的工程不能去完成勘察任務(wù)。但隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展和成熟，建模手段的提高，現(xiàn)在使巖土工程勘察技術(shù)走向信息化、數(shù)字化形成了完整的科學(xué)化體系，因此數(shù)字化的巖土工程勘察技術(shù)也被廣泛的應(yīng)用在勘察之中。本文就數(shù)字化的巖土工程勘察進行簡要分析和探討。

1 巖土勘察工程

開展工程建設(shè)項目之前，對工程施工地點進行勘察是最重要的一步，這樣能有利于了解建設(shè)場地的地質(zhì)、巖土類型，從而能結(jié)合地質(zhì)巖土的實際情況做出相應(yīng)設(shè)計方案，如遇到嚴重的巖土問題也能及時制定應(yīng)對措施。再加上我國又存在地形地貌復(fù)雜，特殊巖土種類繁雜，地質(zhì)災(zāi)害頻繁等特點，因此在工程建設(shè)之前及時有效的開展巖土勘察是非常重要的。這樣可以有效的避免地質(zhì)巖土給工程建設(shè)帶來的問題，也能防止工程事故消除安全隱患。

巖土工程主要是對巖體和土體進行勘察。巖體的形成在經(jīng)過演變等外力作用之下，變得地應(yīng)力場環(huán)境復(fù)雜、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在加上在不同的地區(qū)不同的環(huán)境之下，其地質(zhì)作用也有很大的不同，有很強的區(qū)域性，由于不同的巖體巖土特性的變化，因此工程建設(shè)也需要做出相應(yīng)的改變。

2 傳統(tǒng)勘察技術(shù)問題

2.1 勘察水平低

由于巖土工程的復(fù)雜性和特殊性，勘察技術(shù)就需要勘察人員時刻學(xué)習把握新的勘察技術(shù)，但由于專業(yè)的設(shè)置過細，分工太多明確使得設(shè)計和勘察脫節(jié)嚴重，使得勘察提供的數(shù)據(jù)信息，讓設(shè)計人員難于僅靠數(shù)據(jù)就理解到巖土的相關(guān)信息。因此造成勘察數(shù)據(jù)不能很好的在設(shè)計中體現(xiàn)，使工作效率下降影響了工程質(zhì)量，并造成了不必要的浪費。

2.2 數(shù)字化地圖與數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)間不匹配

地形是工程設(shè)計的基礎(chǔ)，因此地形圖是設(shè)計底圖的基礎(chǔ)。但由于數(shù)字化地圖應(yīng)用到設(shè)計當中，由于技術(shù)的不成熟很難與相關(guān)設(shè)計軟件形成對接匹配，不僅影響了工程質(zhì)量還使很多設(shè)計系統(tǒng)得不到推廣應(yīng)用。

2.3 勘察數(shù)字化程度不高

在傳統(tǒng)的勘察技術(shù)中，往往都是以表格、文字、圖紙等形式去體現(xiàn)，但信息數(shù)據(jù)很難得到體現(xiàn)多數(shù)都是地形地貌的描述。這樣影響了設(shè)計人員不能準確的把握勘察信息對信息的利用率不高，從而造成設(shè)計的缺陷。

3 數(shù)字化勘察技術(shù)

數(shù)字化巖土勘察技術(shù)是運用測繪技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD技術(shù)，在通過計算機把一個工程所以需要用到的信息，有效的整合到一起建立一個綜合的數(shù)據(jù)庫。

使勘察設(shè)計的技術(shù)手段從手工方式向現(xiàn)代化CAD技術(shù)轉(zhuǎn)變。做到數(shù)據(jù)信息化、勘察資料數(shù)字化、圖文處理自動化，把勘察數(shù)據(jù)、文字、表格、設(shè)計計劃、設(shè)計進度整合到一起，逐漸形成多專業(yè)、全方面、智能化的工程勘察設(shè)計體系。該體系使勘察設(shè)計更加系統(tǒng)化，加快了勘察技術(shù)的信息化數(shù)字化。

4 巖土工程數(shù)字化建模

4.1 表面建模法

在早期巖土工程地質(zhì)建模一般采用表面模型法（也叫數(shù)字表面模型），它主要是通過準確的對工程地質(zhì)外表面表示的一種建模方法，也是目前應(yīng)用最廣泛的建模方法之一。表面建模法通過對地質(zhì)表面一系列離散的點，檢測它們的幾何特性數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，然后利用數(shù)據(jù)解釋地質(zhì)。所有的數(shù)據(jù)點連成一個表面，常用數(shù)學(xué)模型和圖示模型法來表示。而常見的圖示法包括不規(guī)則網(wǎng)格法、規(guī)則網(wǎng)格法、邊界表示法、等值線法等。

4.2 地形建模方法

通過地區(qū)的DEM數(shù)據(jù)加上遙感影像來繪制三維地形圖，這種方法即為地形建模方法，再結(jié)合相關(guān)的投影變換，在進行對圖片調(diào)色等處理，作為地形紋理或底圖。

4.3 地質(zhì)三維數(shù)字化

地質(zhì)三維數(shù)字化是將地球的三維空間全部的內(nèi)容，包括地質(zhì)、巖土、巖石、天然氣、海水、地下水等，對此類對象在地球三維地理空間上個點的屬性、狀態(tài)的三維空間建立統(tǒng)一的三維數(shù)字化進行描述。

使用數(shù)字化技術(shù)的建模應(yīng)用之后使得巖土勘察技術(shù)飛速的發(fā)展，提高了工程數(shù)據(jù)勘察的準確度，同時還確保了數(shù)字化勘察技術(shù)在巖土工程中應(yīng)用中的保障。

5 數(shù)字化巖土勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立

基于巖土工程勘察涉及到的原始數(shù)據(jù)主要為地理信息方面的空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源主要包括：

5.1 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)

主要是由主要是由地貌、植被、水系以及社會地理信息等信息要素構(gòu)成，此數(shù)據(jù)可以通過制圖來表示，主要分為自然區(qū)劃圖和地形地貌圖。

自然區(qū)劃圖，自然區(qū)劃圖包括地理區(qū)域劃圖、河流、居民區(qū)、山脈、城市、公社設(shè)施等自然地理信息。還有描繪研究區(qū)域的自然地貌情況的地形地貌圖。

5.2 巖土工程勘察數(shù)據(jù)這些數(shù)據(jù)主要包括

巖土勘察數(shù)據(jù)主要是指所劃定研究的區(qū)域內(nèi)所有的勘察資料。但需篩選出各個勘察點有效的信息，主要是包括環(huán)境、地理位置、巖土的所有指標等信息，以及各種建筑場地地表層的地理信息（液化等級、液化指標、周期、年份、沉積程度）。

經(jīng)過以上的分析總結(jié)出要建立完整的數(shù)字化巖土勘察數(shù)據(jù)庫需要以下幾個步驟構(gòu)建：

5.3 巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計

首先要對巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫建立一個模型的概念，巖土工程勘察需要依靠一個具有能大量儲存完整地理數(shù)據(jù)、處理繁雜數(shù)據(jù)問題能力的系統(tǒng)。為了能獲得反映信息世界的概念性數(shù)據(jù)模型，將與實體和聯(lián)系相關(guān)的功能與行為剝離出來，僅從現(xiàn)實世界中實體的數(shù)據(jù)側(cè)面來建立模型即研究數(shù)據(jù)對象與屬性及其關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)建立相對的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)框架。

5.4 數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)

建立一體化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，主要實現(xiàn)用戶輸入原始的數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)的處理在生成最終數(shù)據(jù)的功能。原始的數(shù)據(jù)一般都是有測點組成，而測點的數(shù)據(jù)是由測點的屬性數(shù)據(jù)以及信息屬性組成；根據(jù)數(shù)據(jù)庫的模型處理之后可以查詢用戶想得到的數(shù)據(jù)，也可以通過模型的處理生成用戶需求的數(shù)據(jù)表格、地理圖形、地理勘察文字資料以及最終的數(shù)據(jù)，還可以進行各種的信息查詢。

5.5 巖土工程的場地模擬以及勘察模擬

模擬是數(shù)字化的核心技術(shù)。而對數(shù)字化的巖土工程勘察技術(shù)來講，工程場地的模擬以及勘察過程的模擬尤為重要。是指以數(shù)據(jù)庫的方式來體現(xiàn)工程現(xiàn)場，進行工程現(xiàn)場的場地模擬，但場地模擬具有針對性，只能對某一個特定的環(huán)境進行模擬比如地理信息或者地貌結(jié)構(gòu)。這樣能便于解決由于地勢復(fù)雜，限制了勘察人員進行巖土工程勘察，這時只需要收集勘察地區(qū)的地理資料、地質(zhì)資料以及主要的底層，在放入虛擬勘察系統(tǒng)經(jīng)過處理之后就可得到準確的勘察數(shù)據(jù)結(jié)果，得出勘察數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。加強了技術(shù)的數(shù)字化程度，降低了勘察難度，提高了勘察效率。這樣完全發(fā)揮了數(shù)字化在巖土工程勘察的優(yōu)勢，以數(shù)字化解決傳統(tǒng)勘察技術(shù)不能解決的問題，有利于工程質(zhì)量的保障。

6 結(jié)語

隨著社會的高速發(fā)展信息社會的到來，數(shù)字化的水平越來越高。在各個方面的應(yīng)用越來越廣泛，各行各業(yè)都進行了數(shù)字化手段的革新，在巖土工程勘察過程中引進數(shù)字化手段與傳統(tǒng)的勘察手段相結(jié)合，不斷的精確勘察數(shù)據(jù)創(chuàng)新勘察手段，提高了我國勘察技術(shù)走向新的高峰。

參考文獻

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