巖土工程地質勘察數字化技術研究

袁建文 周永 宋立

【摘 要】巖土工程地質勘察是探討地形、地層界面、斷層、地下水位和風化層厚度，以確定該區域是否能滿足施工進度。因此，巖土地質勘察必須全面、準確、直接地反映整個地質空間的變化，才能為工程建設提供指導意見。隨著科學技術的發展，數字化技術的出現使巖土地質勘察變得更加簡單和準確。

【關鍵詞】巖土工程；地質勘察；數字化技術

1 前言

信息技術的發展為巖土工程數字化勘察技術的實現提供了條件。在當今的巖土工程中，數字化勘察技術的發展已經相當成熟和廣泛應用，彌補了傳統勘察技術的缺陷，為提高巖土工程勘察的質量和效率提供了保障。本文簡要分析了傳統勘察技術的不足，以及數字勘察技術在巖土工程中的應用優勢和具體應用方法，為以后的勘察工作提供參考和參考。

2 數字化勘察技術概述

隨著我國社會經濟的發展，目前我國巖土工程領域中數字化技術的應用已經成為一種趨勢。數字化技術的應用彌補了傳統勘察技術在使用中存在的不足在巖土勘察工作中取得了可喜的成果。所謂數字化巖土工程勘察實際上是指利用計算機技術、測繪技術以及CAD技術等，結合計算機和其他軟件，將工程項目的所有信息，包括勘察信息、工程進度以及施工計劃等數據有機集成起來，以此為基礎建立起一個綜合計算機輔助信息流程，使勘察設計工作方法從手工轉向現代化，朝著數據采集信息化、硬件系統網絡化、勘察資料處理數字化的方向發展，并以此為前提形成多工種、多專業的工程勘察設計體系。該技術體系充分利用系統工程觀點，將有關設計、勘察等相關的圖像、表格利用數字化的方式進行存貯，以供不同專業設計來使用。

3 傳統勘察技術問題

3.1勘察水平低

由于巖土工程的復雜性和特殊性，勘察技術就需要勘察人員時刻學習把握新的勘察技術，但由于專業的設置過細，分工太多明確使得設計和勘察脫節嚴重，使得勘察提供的數據信息，讓設計人員難于僅靠數據就理解到巖土的相關信息。因此造成勘察數據不能很好的在設計中體現，使工作效率下降影響了工程質量，并造成了不必要的浪費。

3.2數字化地圖與數字化設計系統間不匹配

地形是工程設計的基礎，因此地形圖是設計底圖的基礎。但由于數字化地圖應用到設計當中，由于技術的不成熟很難與相關設計軟件形成對接匹配，不僅影響了工程質量還使很多設計系統得不到推廣應用。

3.3勘察數字化程度不高

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

4 巖土工程勘察技術數字化具體內容

4.1地理信息系統的應用

地理信息系統實質上是巖土工程方域這方面的數字化，它是以互聯網技術為基礎，同時具有分布式結構、廣泛的訪問空間以及獨立平臺的系統。這個系統主要包括計算機信息技術、地理學等多門知識，同時在計算機硬軟件的支持下，綜合分析和管理巖土工程勘察的空間物理信息的地理數據，為工程項目的決策和管理提供可靠的信息，為野外的勘查工作提供了極大的便利。盡管地理信息系統與巖土工程勘察一體化屬于不同的領域，但是在巖土工程力學中卻包含了太多的地理信息，這些信息很大一部分都是與空間坐標有關，后期的設計工作都是在空間信息的基礎上進行，換句話說，全面的地理信息是巖土工程勘察設計的強大后盾。地理信息系統集合了采集信息、管理信息和分析信息的系統，所以將地理信息系統綜合運用到巖土工程勘察設計工作中能夠充分利用該系統在采集、空間分析和管理功能，來對沿途勘察工作以及在具體施工中所需數據進行科學的分析和管理，這與傳統的勘察技術相比，地理信息系統就具有很大的改進。具體來說，地理信息系統在信息數據的采集和處理上會更加高效快速，而且采集的數據質量更加高，來源更加廣泛；地理信息系統的數據庫可以準確描述和表達出空間實體，圖形和圖像的集成高度準確，為后期勘察設計數據、構件科學專業設計、分析和決策提供了全面的信息支持；最重要的一點，地理信息系統還具有智能化的可視化操作功能，使巖土工程勘察設計的可視化操作有了可能。

4.2地質統計學的應用

地質統計學是在區域化變量理論的基礎上發展起來的，通過對變異函數的應用來分析不同空間中隨機分布的結構性數據和空間格局異常變化，來對這些數據進行專業的評估分析或者是模擬相關數據的離散性。地質統計學包括典型統計學和空間統計學的知識，重點是對地質特征進行科學分析。在巖土工程的勘察過程中，地質統計學與地質的歷史和應力狀況有著很大的關系，有一定空間相關性，而且這種相關性在土層的隨意兩點間就能夠得到體現，如果兩點間的距離越大，它們之間的相關性就會減少，反之則會增加。一般在描述巖土空間自然相關性方面，是建立在隨機場景的基礎上，利用方差折減系數來判斷出“點”和它所處環境的變異性來計算巖土性相關距離，這也是巖土工程可靠度研究中的一項基礎工作。在巖土物性參數的統計過程中，相關距離是其中重要的參數之一，如果土層的巖土物性在完全相關距離之內，那么兩點的巖土物性就會相互獨立，所以我們只需要計算工程中的特定土層巖土物性參數相關距離就能夠清楚了解該巖層地質物性狀況。在相關距離的計算方面，計算方面有平均值法、相關函數法和回歸模擬法等等，不同的計算方法都需要相應的理論依據，在應用的難易程度上都有差異，有各自的優勢。

4.3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。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。

5 結語

對巖土工程勘察方法實施改進，逐步過渡到數字化勘察技術，并推廣其廣泛應用，這是勘察工程發展的必然趨勢，但是這其中還有一段很長的路要走，不僅僅是因為其中還有一些關鍵技術問題尚未完全攻克，而且我國目前在數字化勘察、勘探方面的專業人才也很匱乏，因此，必須加大數字化巖土工程勘察技術人才的培養，并加快該技術的研究應用，以真正實現巖土工程的數字化勘察的廣泛應用。

參考文獻：

[1]戶其霖.綜合勘察技術在巖土工程勘察中的應用[J].四川水泥，2017，（10）：312-312.

[2]朱康平.巖土工程勘察中綜合勘察技術的應用[J].江西建材，2016，（09）：235-236.

（作者單位：中機三勘巖土工程有限公司）