巖土工程數字化勘察在金屬礦山中的應用

蒙 毅

（廣東省核工業地質局二九二大隊，廣東 河源 517000）

對金屬礦山的巖土情況進行合理勘察，有益于后續的金屬礦物開采工作。因此，探究巖土工程中數字化勘察技術在金屬礦山勘查過程中的應用，必須從地質條件﹑巖土性質等層面展開整體調查，促使金屬礦山的巖土勘察速度以及數據信息精度顯著提高。在現代技術手段飛速發展的背景下，巖土工程作為我國建筑業的重要組成部分，應給予充分重視。及時更新工程地質勘察技術措施，才能更清楚地了解當地的地質情況，從而更深入地了解該地區的地形地貌。數字化勘察技術，是推進傳統巖土工程勘查技術的進步的動力，更具科學性與高效性，能夠推動金屬礦山巖土勘察工作的向前發展。

1 數字化巖土工程概述

數字巖土工程勘測技術是傳統勘察的升級版，這項技術集計算機技術﹑測繪技術﹑網絡技術﹑數據庫技術于一體組成的現代勘測系統。數字化巖土勘察技術的實現，有效地提高了數據采集﹑調查時長﹑數據分析的質量。數字化勘察是利用網絡實現對勘察區的有效管理，結合現代勘察手段，計算機技術和圖表文字等數據結合，為金屬礦山的勘察提供數據支持，適合當前現代化時期對勘察技術的需求。高質量的地質數據分析幫助了勘察技術人員盡快找到可能影響施工過程的因素。再融入數字化的勘察技術，工作人員就可以在勘察時發現影響工程建設質量的不利因素，及時調整，科學合理使用施工材料﹑在保證工程質量的前提下節約工程開支。

2 傳統巖土工程勘察技術的缺陷

2.1 勘察資料不全面

隨著我國科技發展的進步，巖土工程勘察技術體系的更新率也有了很大的提高。各項技術的科學合理應用，提高了工程地質設計方案的科學有效性。因此，在地質勘探領域，測量部門的測繪精準度也明顯提升。但在工程師﹑地質學家﹑測量員以及建筑設計師的實際工作過程中，會出現分離的情況，設計工作與地質調查工作分開。因此，工程設計人員在實際工作過程中很難通過對勘探人員提供的數據得到全面了解。

2.2 數字化地圖和設計系統之間連通性不強

在巖土工作過程中，地形圖是設計系統的重要基礎內容，但由于傳統巖土測量技術在實際應用中存在一定的技術缺陷，如測量數據不準確或測量結果不一致，將導致地形圖在連接到CAD界面過程中，很難正確進行連接，因此技術人員在進行結構設計工作的過程中，需要對巖土測量數據重新進行數字化處理。在這樣的背景下，這自然會對工程地質調查的效率和質量產生一定的影響，而在CAD設計系統的實際應用過程中，也很難充分發揮其優勢。

3 數字化勘察技術應用于金屬礦山的特征及優勢

數字化勘察技術在應用于金屬礦山的巖土勘察過程中，表現出了鮮明的高效性﹑安全性以及集群性。安全性體現在數字化勘察能夠通過定向監測，對金屬礦山巖土勘察的整個過程進行監管把控，能夠及時發現金屬礦山巖土工程中，存在影響施工的不良地質條件，而非在具體的施工中發現問題，重新制定施工計劃，拖慢施工進程。安全性體現在數字化的勘察過程取代了傳統的人工實地勘察，避免了在實地勘察過程中可能遭遇的安全問題。集群性體現在數字化勘察能夠對數據庫中的數據進行實時整理，以最快的速度將新獲取的勘察信息與數據庫中已經存在的信息進行集群整合。

金屬礦山巖土工程勘察任務的完成，需要用到的數據類型較多，總量較大，例如：在進行金屬礦山巖土工程勘察時，需要對目標金屬礦山的地質條件﹑水文環境等各方面信息進行收集。為了對目標金屬礦山的巖土條件是否符合進行工程建設的標準條件進行最終確認，勘察人員必須針對該金屬礦山的巖土性質﹑地質構造特征等情況都進行嚴格的報告分析。數字化勘察技術的內核是通過數據庫以及信息技術優化巖土勘察流程，實現巖土勘察的高效性與系統性。

數字化勘察技術相較于傳統勘察技術，前者不但可以把有關目標勘察地區的各類地理信息﹑巖土信息進行系統性整合，使巖土勘察向流程化﹑體系化的方向推進，而且還能借助地理信息系統﹑地質條件建模技術等核心技術的同步使用，成功搭建地質三維模型，并運用地質三維模型及時發現巖土工程施工過程中不良地質條件，有效避免施工風險。

4 巖土工程數字化勘察技術的金屬礦山的應用流程

4.1 建立數字化勘察模型

金屬礦山的勘察任務較為瑣碎﹑繁雜，而且其勘察結果必須滿足較高的精確度標準。所以經常借助數字化勘察技術來完成金屬礦山的勘察工作。具體的工作流程主要由建立勘察模型﹑虛擬勘察以及實際勘察共同組成[1]。

在數字化勘察技術應用于金屬礦山勘察工作過程中，首要任務是完成數字化金屬礦山勘察模型的搭建。運用搜集的基本地理信息以及已經勘察過的有關金屬礦山的地理數據，聯系應用模型，制成不能更改的信息資料，進而實現針對金屬礦山巖土信息的深入研究。

模型搭建首先要著重參考金屬礦山的實際地質環境信息，以具備基本地質條件信息作為前提條件，獲取需要進行測點的初始數據，進而得到金屬礦山的深層次巖土數據[2]。其次通過計算機制圖技術把基礎地質條件信息與初始測點數據相結合，轉化為在研究金屬礦山過程中需要用到的巖土資料或者圖紙。CAD輔助設計是經常使用的計算機制圖技術，能夠加快具體工作進程，確保數據信息的準確度，能夠達到數字化勘察技術應用于金屬礦山中增加工作效率的目的。

4.2 虛擬金屬礦山勘察

數字化勘察技術的內核，是對于研究區間基本地質信息的模擬，將研究區間通過數據庫以虛擬圖景的形式展現在計算機設備中。對金屬礦山的巖土特征進行虛擬，應建立在已經完成的基本地質信息獲取的前提下，也就是說，虛擬的完成只能針對特定的地理位置，若不具備地形信息，或者基本地理信息中的任何基本信息存在缺失，且無法實現針對金屬礦山展開的巖土工程的虛擬[3]。要想達到虛擬金屬礦山巖土工程勘察的目的，必須以獲得基本地質信息，基礎勘察數據作為重要前提。搜集有關金屬礦山地理信息的基本資料，針對所要勘察的金屬礦山的地層分布﹑地質構造情況展開分析。接下來仿真地層﹑地質，通過數字化勘察技術對仿真的地層﹑地質各項數據的相關性進行研究，保障最終的勘察結果不存在與實際地質規律相互矛盾的內容。

然后引入金屬礦山具體的地理位置信息，搭建與實際研究場地相符度最高的虛擬場地，進而得到展開勘察任務過程中需要用到的所有資料[4]。最后借助對所研究金屬礦山的場地虛擬技術，降低勘察金屬礦山的困難程度，完成較為深入的金屬礦山勘察任務。對金屬礦山巖土工程進行虛擬是金屬礦山研究過程中經常使用的勘察方法。借助虛擬技術能夠高程度體現數字化勘察技術在金屬礦山研究中的優勢。針對金屬礦山巖土環境進行虛擬，既提升了以往巖土工程勘察技術所能達到的準確度，又避免了以往在研究金屬礦山中使用巖土勘察技術可能會帶來的安全問題。

4.3 實際勘察金屬礦山巖土工程

在完成金屬礦山巖土工程的模型搭建后，應該通過數字化勘察技術展開對金屬礦山的實際勘察工作[5]。借助數字化勘察技術迭代的應用模型，能夠促使金屬礦山的具體巖土環境通過文字信息﹑圖紙等形式出現在具體的計算機設備中，應用模型的搭建使得針對金屬礦山的巖土數據進行分析變得更加直觀。但現階段的模型只具備基本的信息資料，想要完成金屬礦山巖土數據分析，需要實地勘察，完成進一步的數據采集。實地數據采集確保了數據的準確度，以及金屬礦山巖土分析結果的可信度。

針對金屬礦山展開實地勘察，需要滿足各個勘察階段對于金屬礦山巖土勘察程度的需求，達到準確展現金屬礦山地層分布﹑巖土性質等信息的目的[6]。虛擬模擬金屬礦山巖土環境時，使用的數據準確度較低，可能存在部分偏差較大的數據，在進行金屬礦山實地勘察的過程中，能夠對虛擬場景模擬中的錯誤數據信息進行及時調整。當信息校正結束后，需要使用更正后的信息，搭建完整的具有概念性質的金屬礦山巖土環境勘察體系，以實現金屬礦山勘察任務管理與把控上的數字化。

在金屬礦山的巖土勘察過程中，難免存在技術漏洞，金屬礦山巖土勘察體系對于尋找勘察工作中的技術漏洞，保證勘察工作完成的準確度，獲得巖土環境較為復雜的金屬礦山，其基本巖土數據資料具有加速作用。若實際勘察工作沒有達到行業標準，較為粗略，很多在實際勘察工作中被隱藏起來的不良地質條件，在后續的施工中也會逐漸顯露。即便建筑的結構設計﹑施工質量都經過了嚴格控制，建筑依舊會因為不良地質條件的應力作用出現下沉﹑張裂等形變，會對人的生命財產安全產生巨大威脅。

5 數字化勘察技術的應用分析

5.1 邊界約束重構的綜合勘察技術的應用

運用邊界約束重構方法時，必須優先完成對所要研究的金屬礦山一定范圍內的間斷位置的地層結構分布情況以及地質構造變化情況的基本信息的分析，將搭建重構散點數據作為重要前提，運用三維三洋數據信息，完成針對金屬礦山礦物質特征序列而展開的梳理工作[7]。借助邊界信息標準差進行數據分析，能夠顯著提升金屬礦山巖土工程數字化勘察效果。在標準差的具體計算公式A={x，μA(x)，VA(x)|x∈X}中，μA(x)與VA(x)共同構成了層位面重構的維數，對變量X的取值范圍進行限定后，能夠針對目標點K所處的位置，產生能夠闡釋其所處網格范圍內的斷面特點的解，計算公式如下：

在具體的計算過程中，Xi是數字化勘察技術的特征序列X的簡單子樣，T是網絡節點的待插值點的補償插值區間，能夠通過對離散點的數據特點進行簡單的整合分析，再借助收斂聚類特征判斷公式，針對離散點的聚收狀態做出準確判斷。做出初步判斷后，需要通過裁剪的方式，把金屬礦山斷層之中分布的金屬礦物的固體顆粒，整體形態展開概述與分析，在具體的分析過程中，不能缺少對固體礦物顆粒的分類均值分析和方差分析。對礦物固體顆粒進行分類均值分析，方差分析的主要目的是對主要礦物的大致含量，礦物顆粒的大小進行確認，因此在計算分類均值和方差時，需要通過XRD方法對該金屬礦山斷層中，分布的金屬礦物固體顆粒的自動聚類情況﹑出現的概率進行計算，避免因為自動聚類情況存在而引發的誤差。完成上述計算過程后，針對金屬礦山巖土層的勘察工作已經基本完成。

5.2 三角重構與數字化勘察的聯合技術的應用

借助數字化技術針對金屬礦山巖土勘察展開技術升級過程中，經常通過不規則三角網重構和數字技術之間的聯合。在二者聯合過程中，首先要通過Grid網格模型，完成針對金屬礦山巖土而展開的不規則三角網重構，合理運用交叉點所能展現出的信息，進行針對存在于金屬礦山巖土中的金屬礦層，具體含量以及分布特點的研究，而且通過對網格線的具體參數波動狀況的觀察，還能夠獲取含有金屬礦物的的巖土層關聯位置，及發生變化的數據情況。在完成這些工作的基礎上，還需要利用數字化勘察技術完成對金屬礦山巖土的顆粒粒度特征計算，利用數字化重構完成信息處理。經過一些列的計算和數據整理，能夠給獲得數字化勘察過程中所需要的基本數據信息。運用數字化技術對基本勘察數據信息進行處理，能夠完成目標金屬礦山空間上的數據系統整合，然后以資源共享的方式，實現金屬礦山勘察工作者的合力，對數字化勘察應用于金屬礦山的整體過程展開優化，達到通過數字化勘察技術提高金屬礦山勘察工作的效率的根本目的。

5.3 數字化測繪技術的實際應用

數字化測繪技術在具體的金屬礦山勘測中，主要用于對傳統地形圖的優化與精細化。數字化測繪地形圖通過對數字化測繪技術的實際應用，出色完成了對地形圖的優化與精細化工作。數字測繪地形圖借助數字化測繪技術，將金屬礦山礦山的金屬資源總量﹑經濟發展狀態以及生態等信息進行全方位的整理，在對整理過的信息進行綜合性考量后，進行目標金屬礦山坐標位置與實際地理位置的一一對應，結合各類信息，構建一個具有完整體系的運轉機制。借助數字化測繪技術繪制出的地形圖，不但能夠最大限度的展現了金屬礦山勘察過程中獲取的數據，而且使得負責開發金屬礦山的企業，在施工過程能夠通過網絡在數據庫中的找到需要的信息。相較于利用傳統測繪技術繪制的地形圖，使用數字化測繪技術的測繪地形圖，不但具有信息儲存量大的特點，還節省了大量的人力工作，在傳統的測繪制圖中，主要依賴制圖者根據勘察信息進行繪制，而數字測繪地形圖輸入信息后，能夠自動生成地形圖。總的來說，數字測繪地形圖在金屬礦山勘察過程中能夠對國內金屬礦山資源數據信息的收集與勘察過程中的信息展現，起到了非常關鍵的作用，增加了金屬礦山的勘察效率。

5.4 信息數字化系統的應用

在金屬礦山勘察的準備階段，通過信息數字化系統設定能夠幫助勘察人員快速提煉有效信息，完成針對金屬礦山展開勘察工作的初步規劃。進入金屬礦山的資源勘察﹑數據信息收集階段時，通過信息數字化系統能夠得到準確度更高的數據信息。勘察者也可以借助信息數字化系統將所獲取的金屬礦山地質條件信息進行深層化。

雖然信息化數字系統在金屬礦山勘探過程中能夠起到非常重要的輔助作用，但是由于某些條件的制約，該系統并沒有在我國的金屬礦山勘察工作中大范圍內投入使用，僅以研究的形式進行小范圍內的應用，信息數字化系統的許多細節問題還有待完善，即便金屬礦山信息數字化系統還處于試驗階段，但是其試驗結果顯示信息數字化系統在大范圍內使用，將會起到難以估量的作用。

6 結語

綜上所述，邊界約束重構的綜合勘察技術，三角重構與數字化勘察聯合的技術，能夠針對金屬礦山巖土層的特質﹑具體金屬礦物的分布情況，進行數字化勘察，提高了工作效率并且降低了傳統金屬礦山勘察過程中的風險。數字化測試技術的應用，提高了制圖過程的自動化程度，更多的展現了金屬礦山的地質條件及巖土信息，更具參考意義。信息數字化系統的應用，則提高了信息獲取的速度與精度。總之巖土工程中數字化勘察技術應用于金屬礦山，給礦山勘察工作帶來了巨大便利。