巖土工程勘察新技術的應用研究

劉和平

【摘 要】巖土工程勘察是工程設計的先決條件，做好這一工作對后續施工有著重要意義。文章結合目前在巖土工程勘察中的常見問題，研究了巖土工程勘察新技術的應用情況。

【關鍵詞】巖土工程；勘察技術；數字化勘察

【Abstract】Geotechnical engineering survey is a prerequisite for engineering design. Doing this work is of great significance for subsequent construction. Based on the common problems in geotechnical engineering investigation， this paper studies the application of new geotechnical engineering survey technology.

【Key words】Geotechnical engineering；Survey technology；Digital survey

巖土工程勘察是指通過工程地質調查和測繪、勘探及采取土試樣、原位測試、室內試驗、現場檢驗和檢測，對工程所在地的地形地貌、地層界面、地下水位、風化層等進行查明和分析，對建設場地的環境和工程條件進行評價，編制勘察文件，為工程施工提供參考和依據。因此可以說，巖土工程勘察是工程設計與施工的先決條件，做好這一工作對后續工作有著重要意義。本文結合目前在巖土工程勘察中的常見問題，研究了巖土工程勘察新技術的應用情況。

1. 巖土工程勘察中的常見問題

由于工程項目工期一般都比較緊，因此巖土工程勘察就要求能夠在較短的時間內取得準確和全面的勘察結果。但是由于我國地域廣闊，地形復雜，加上其他一些條件的限制，巖土工程勘察的難度一般較大，勘察結果不能做到盡善盡美。總結勘查中的常見問題有以下幾種：

（1）首先，對工程所在地區的地形地貌缺乏研究，忽視工程與環境的共同作用。如果對工程所在地地區缺乏了解，單純去考察施工點，往往難以全面了解這個地區地基土層的變化規律，造成工期延誤，資金浪費等問題。此外，勘察人員還經常忽視工程與環境的共同作用，沒有考慮到周圍環境給施工場地帶來的影響，對施工設計論證不足，往往造成嚴重后果。

（2）其次，在勘察結果方面的問題。一些勘察工作隊為了趕任務或者降低成本，經常漏做或者少做勘察項目，在具體作業過程中經常與規范有出入，例如在鉆探取樣中，由于提鉆次數少等往往造成對不同巖土體和巖石風化程度的界面劃分，地質構造和軟弱結構面的判定，以及不良地質體的地質界面等的結論不準確，或者對一些不明地下物體、空洞及其所處位置、形態等難以探明。

（3）最后，在勘察報告編制方面的問題。勘察報告是勘察工作的成果，是工程施工的參考依據。但是由于勘察工作經常存在漏洞，加上一些工作人員自身業務素質的影響，勘察資料往往質量不高，不僅沒有結合具體的工程條件，還缺乏嚴密的闡述，不能發揮應有的作用。

（4）巖土工程勘察中的問題還有很多，除了需要謀求更好的勘察條件，提升業務人員自身的素質之外，更需要應用更先進的技術，以提高勘察工作的整體水平。

2. 巖土工程勘察新技術的應用

2.1 數字化勘察技術。

隨著數字化的發展，傳統勘察方法逐步過渡到數字化勘察，這既是發展的要求，也是發展的必然趨勢。數字化勘察技術在應用中關鍵在于以下兩個方面：

2.1.1 數字化建模方法。目前采用的建模方法主要是數字表面模型法（Digital Surface Model），這種方法能夠最真實地表達地面起伏情況，如圖1所示：

（1）數字表面模型法的基本內容就是通用精確表示工程地質體外表面的方式來表示均質地質體，可以抽象為把一系列同屬性的點按照一定的規則連接起來，構成網狀曲面片，進而確定整個地質體的空間屬性。表面模型法的數據來源是通過測點獲得的一系列離散的測點資料，包括測點的幾何特征數據和屬性特征數據，然后利用數據解釋結果重構地質體界面。

（2）地形建模方法是采用某地區的DEM數據作為基礎，然后疊加遙感影像來完成三維地形的顯示。對正射影像圖進行投影變換，并使用Photoshop進行調色處理，作為地形紋理或者說是三維城市的“底圖”。

（3）此外要涉及到的一個重要技術是地質三維數字化，就是以地球三維地理空間中全面的地下各項內容，包括地層、土質、巖石、石油、天然氣、礦藏、海水、地下水、廢物等，對這些對象相應在地球三維地理空間上各點的屬性、狀態、特征等的分布建立統一的三維數字化描述。

（4）目前存在的問題主要是：由于三維工程數值分析是基于已知離散點插值來實現的，但是地質空間的分布由于其自身的復雜性和不完全確定性，有時僅從地質空間剝離出離散點，并不能進行三維地質工程屬性描述。同時由于工程地質對象應力、應變屬性的相互關系無法把握，與現實地質條件相差太遠，而用于分析工程地質應力、應變的前提即工程地質條件太簡單，以及把已知力或位移邊界條件簡化成離散點進行考慮，因此建立起來的三維描述的適用性與精確性往往還存在誤差或者缺陷。

2.1.2 數字化巖土勘察工程數據庫系統。

2.1.2.1 基于GIS的巖土工程勘察涉及到的原始數據主要為地理信息方面的空間數據和非空間數據，數據來源包括：

（1）第一，基礎地理數據。主要包括地形地貌圖和自然區劃圖。

（2）第二，巖土工程勘察數據。主要有所研究區域的工程地質勘探資料。各勘探點的所有信息（如地理、環境、土的物理力學指標等）。各類建筑場地的地層信息，比如年代、沉積相、液化等級等。

2.1.2.2 數字化巖土勘察工程數據庫系統的主要步驟有：

（1）第一，巖土工程勘察數據庫的概念模型設計。巖土工程勘察數據庫管理作為巖土工程勘察數字化系統的一項基礎工作，是一個數據密集、處理復雜的數據庫應用問題。為了能獲得反映信息世界的概念性數據模型，將與實體和聯系相關的功能與行為剝離出來，僅從現實世界中實體的數據側面來建立模型即研究數據對象與屬性及其關系，并在此基礎上建立相對應的數據庫表結構。

（2）第二，數據庫的建立與實現。巖土工程一體化系統的數據有三類：用戶原始數據，系統中間數據，最終數據。原始數據由測點數據組成，而測點數據又由測點幾何屬性數據（位置）和測點信息屬性數據；中間數據包括根據原始數據系統自動生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等，根據這些模型可以生成用戶需要的各種圖件，還可以進行各種信息查詢操作；最終數據種類繁多，主要是根據用戶需要由中間數據生成，包括圖形資料和文檔資料。

2.2 發展測試新技術。

（1）測試技術是勘察工作的基礎。我國在這一方面與國外還存在較大差距。與巖土力學相比，目前測試技術最大的問題是參數測試技術還很不成熟。要進一步完善測試技術，需要在傳統測試手段的基礎上進一步重視現代物理技術（波動理論、電子技術等）的應用。例如，可以將土工測試從研究地基中的某一“點”發展到更大的空間范圍的“面”和“體”。另外土工測試將從第一代的直接試驗和第二代的觸探、旁壓試驗進入第三代的無孔、無損測試技術。

（2）測試技術的發展離不開硬件的支持，這就要求儀器和設備設計者和制造者進一步提高研發水平和制造水平，以更好地配合實際工作。還要求研發者多結合生產實際，密切關注與生產密切相關的技術領域，真正做到理論與實踐相結合。

3. 結語

巖土工程勘察作為工程建設中的一項很關鍵的工作，關系到整個項目的運行質量。由于我國的巖土勘察技術起步較晚，目前還存在一些問題，需要各位工作人員共同研究，逐漸提高勘察技術，盡快完善巖土工程勘察體系。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737（2018）06-18-915