地質素描結合cass繪圖軟件在水利樞紐工程中的應用

洪進

摘要：大型水利水電工程項目在施工開挖中對建基面的驗收較為嚴格，關鍵部位的重要隱蔽工程，對地質素描的要求較高，本文在分析項目的具體情況中，主要通過cass軟件處理地形后結合地勘工程師地質素描的編錄完成整個項目的地質描述，并總結出一套適合于本項目的建基面驗收的方案，以保證在項目建設期間對不良地質處理、工程量計算、及后期竣工圖的繪制提供有效資料，也為其他水利水電工程提供有益借鑒。

關鍵詞： cass軟件;地質描述;地質缺陷;建基面處理

在水利水電工程施工中，圍堰“合攏”后進行水下開挖，遇硬質灰巖進行石方爆破，在勘查設計階段，水下地質信息情況描述不詳細，需要在開挖后對地質情況進行細致描述。在工期緊張，地質情況復雜，缺陷較多的情況下，需要施工和地勘單位相互配合，完成地質缺陷的處理，隱蔽工程的描述[1]，為工程計量及防范工程后期出現質量問題提供的地質數據信息，并為工程竣工驗收提供詳細準確資料。

一、工程概況

廣西南寧邕寧水利樞紐工程位于邕江干流邕江河段下游，本工程是以改善城市環境、水景觀、建造海綿城市為主，兼顧水力發電的綜合性水利樞紐工程，是加快推進南寧市“中國水城”建設的重點項目。建成后，將使牛灣半島成為緊鄰南寧港的下一個區域CBD，西江水道也將全面升級為“2000T級”黃金水道，對貫通珠江流域整體經貿往來，是改善南寧市邕寧、青秀兩區人員生活品質，促進廣西地區內經濟效應式發展的關鍵。主要建設內容有：攔河壩、閘壩、發電廠房、安裝間、重力壩、疏浚等，工期緊張，水下開挖、石方爆破后地質缺陷多，地形復雜。

二、 開挖后地形測量

（一）外業地形采集過程

邕寧水利樞紐為大型水利樞紐工程，原河床底為堅硬的巖石地質，其工期緊、爆破量大、基巖開挖后地形復雜，往往出現溶洞、大的溝槽，與內部巖層構造貫穿，地下水涌出的情況，對采集數據帶來困難。

在地形采集中，使用的RTK系統進行實時得到厘米級的定位精度[2]。水下測深儀器同RTK流動站結合使用，多頻采集水下數據并與流動站進行交換，在流動站接收機處理后，計算出兩個接收機之間精確到厘米級的基線向量，利用已知基準站位置和基線向量最終得到流動站位置坐標，亦為水下地形數據。

由外業采集的地形數據導出后需要對數據進行簡單的處理。在數據的轉換中以CSV.格式做為數據格式轉換中介，從手簿中導出數據為*xls.（天寶5800），在excel按照一定排列順序編輯好后另存為csv格式，后綴csv改為dat后便可以在cass軟件中進行數據導入了。除此外，在cass軟件中坐標將高程數據的提取的dat文件，在后綴改為txt后也可以直接導入到手薄內進行放樣。

（三）地質描述前地形繪制

數據處理完成后，在cass軟件生成地形圖。展高程點、建立DTM模型，對三角網進行修改，最后生成等高線。DTM模型會直接影響到等高線的繪制水平，它直接決定了等高線繪制出來的精確度。要想將等高線的繪制精確度進一步的提高，必須在建立模型的初期就將相應的準備工作做好，比如一定要確保采集到數據的密集度和標注的地線性的清晰度，建立模型的精度還與測點的密度有密切的聯系，二者呈正比關系[3]。

繪制等高線時一般運用兩種方法：一是現場的地形較為平坦，可以用cass軟件依據測點自動生成;另一種的方法是手工繪制等高線，在地形較為復雜的情況下。等高線在繪制時自動擬合，線體有許多的節點，在修改時非常麻煩，為避免這種情況，在繪制時使用復合線工具，這樣就容易拉動修改，在繪制完成后就可以批量擬合復合線最后加注等高線屬性。

在地質素描地形圖準備中需要將地形精確表現出來，對溝槽、溶洞、陡坎等進行標記，并標注出對應里程。施工過程中，大部分建基面按照單元工程進行開挖，面積相對較小，所以在出圖時使用較大比例尺，如1：50、1：100或1：200，并在圖中標識出來[4]。

（一）現場中地質素描

地質素描目的在于闡明某些地質問題，不僅要描繪單一的地質現象，而且要把某些地質實體的空間變化及相互關系表現出來，并要盡可能給人以立體感、真實感。在水利項目現場施工中，地質工程師一般以開挖后所測的地形進行平面圖形素描，若有特殊地質、巖層在給出處理意見后重新采點以符合現場地形。將完善后的圖形發給地勘工程師以軟件進行立體圖形素描最終形成完整的資料。

邕寧水利樞紐工程在前期勘查中，有F8、F6等斷層通過。在開挖后，節理裂隙發育，方解石脈填充，建基面溝槽溶洞較多，巖層沿著裂隙斷裂。現場中將平面圖上里程標識出來，在地質工程師描述中，勾繪出地質中主要特殊構造，褶皺傾向、接觸關系、溶洞（槽）邊界、紋理走向等，根據相對比例及位置關系標記出來，并將現場數據采集。

（二）cass軟件對地質素描中的數據處理

地質素描中采集的點稱為地質點，其高程與點號應與地形中的處于不同圖層。地質高程點要作為與前期勘測點的對比，同時作為與設計高程及施工采集地形點高程的對比;地質點點號與現場的素描點位相對應，不可打亂順序，是素描說明中的重要參照。

高程點帶有高程屬性，展入地形高程點后，輸入color命令，選擇不同的顏色，將地質點高程重新導入。并在ZDH圖層中再次將地質點點號導入，放入新建“地質點點號”圖層內 ，最終形成地質地形圖（等高線的繪制、修改參見3.3）。在剖面圖中，將特殊地質情況在斷面上標記，以此作為“典型地質缺陷斷面”，并附上文字說明及特殊地段上的圖片，作為后期的計量資料。

四、地質素描中地形顯示及地質缺陷工程計量

（一）cass軟件地形顯示

在圖形繪制完成后，為更加直觀表現出現場的地形，往往進行三維曲面立體展示。建立DTM模型后，在“等高線”→“三維模型”→“繪制三維模型”，成圖后用三維動態查看器查看。以此為基礎，可以進行模型的填充，要現場地形情況更加直觀。

平面地形圖以現場處理后的地形為準，地形點高程、點號和地質點高程、點號導入軟件中后，在已修改完成的地形圖中根據地質點繪制地質編錄圖，并附以地質編錄簡述及節理裂隙、石脈特征表。地質剖面圖中，在原基巖面線、設計斷面線和實際開挖線基礎上，標識出巖層的特性、構造及傾角，如下圖：

利用Cass在土石方計算中可運用多種方法，過程中采用一種方式為主，其它方式復合的方法。在邕寧水利樞紐工程中以斷面法為主，方格網法、三角網法復合。在無邊坡且設計斷面為固定同一高程時，三角網和方格網可以進行計算;在有多級邊坡時多以方格網法進行復合;在建基面里程較長時，可采用斷面法中“任意斷面”法，將設計線附上，生成石方方量。

五、 竣工地形圖編制

（一）地形圖編制要求

對原始數據的處理，包括數據的分類、屬性編輯及修改等，但不能修改數據;地形圖的要素應分層表示，根據水利工程需要對圖層結構進行修改;根據真實地形及地質素描資料，確定各種地性線、斷裂線、微地貌表示方法;各種地物、地貌符號、注記等繪制編輯按照規范要求;地形圖分幅需對邊緣數據檢查、編輯，按照現場的地形，進行檢查和數據編輯[5];竣工圖的編輯以建基面報驗數據為準，除顯示驗收時的地形外，在圖上標識出具有明顯缺陷的地質，完成后，應打印適當比例尺地形圖樣圖。

（二） 地形圖數字化

數字化的專業設備其圖形掃描儀分辨率不小于12點/mm，有效面積不小于A1幅面;數字化軟件基本功能應全面，如數據計算、轉換，人機交互式矢量化;在圖紙定向上，定向點不小于四個，且均勻合理，定向完成后，進行格網檢查，坐標值與理論值在允許較差為圖上0.3mm;最后在每幅圖數字化后，進行屠夫街邊和圖邊數據編輯。

六、結語：

結合邕寧水利樞紐工程施工過程，通過對地質素描的全程配合，最終形成一套適合于項目建基面驗收的最優方案。

（一）對現場地形的精確測量，三維顯示，立體直觀

（二）cass軟件的應用，便捷的對現場地形、地質素描特征點的進行處理

（三）在完成地質編錄后，及時的對地質缺陷的范圍進行工程量的簽認

（四）在竣工驗收中，竣工圖的繪制提供了準確可靠的資料支撐

（五）整個測繪過程中，與地勘工程師配合，保證進度、提高效率同時，為同類別水利樞紐工程地質素描提供有益借鑒。

參考文獻：

[1]葉學斌.水利工程中隱蔽驗收的思考[J].中國水運

[2]GPS動態（RTK）測量操作手冊

[3]徐雪花.南方CASS軟件在地形測量中的應用[J].勘測與設計， 2009，（06）.

[4]王向東.南方CASS軟件在測繪地形圖中的應用[J].地址勘探， 2009，（11）.