巖土工程中勘察技術數字化應用

摘要：在建筑物的擬構過程中，進行可行性分析和設計，對地基進行相應的事前處理是非常有必要的，而巖土工程勘察則為這些工作提供了科學合理的參考依據。對各類巖土的特性進行研究是巖土工程勘察的重要內容，與傳統的勘察技術相比，將數字化技術運用于這一領域能夠給其發展帶來新的思路。本文針對傳統勘察技術的不足，對勘查技術的數字化應用進行了探討，對其關鍵技術以及系統的構建做了具體的分析。

關鍵詞：巖土工程 勘察技術 數字化應用

0 引言

巖體和土體是巖土工程研究的具體對象。其中，前者的形成過程十分復雜，它在整個地質的歷史過程中會經受到各種外力的作用，所處的外部環境也千變萬化。存在于不同地區的巖體，由于所經歷的外力作用過程差別很大，它們最終的工程性質也會千差萬別[1]。當巖石裸露在外面，長時間的外部環境作用后會形成土，這些巖土有的會停留在原地，有的在風雨的推動下會形成土層。在不同的地區，氣候環境不同，土層受到的風化作用和搬運動力條件會存在差異，這也會導致土體的工程性質具有很強的區域性。

1 數字化巖土工程勘察簡介

經過多年的發展，我國的巖土工程勘察設計技術有了很大進步。近年來，計算技術在該領域的應用也進一步加快了工程勘察設計的發展。所謂數字化巖土工程勘察，主要是利用先進的測繪、數據庫以及計算機通信等技術，基于計算機軟件平臺，將所有相關聯的信息進行合理組合集成，最終建立起合理的信息流程。這種技術改變了過去的手工方式，改用CAD技術，真正意義上實現了信息化的數據采集和數字化的勘察信息處理。同時，在硬件系統上可以進行聯網操作，方便自動化的處理圖形和文字。

2巖土工程勘察數字化的關鍵技術

首先，在數字化地質建模方法上，當前使用較多的是表面模型法。該方法已有多年的使用歷史，其建模原理是：對工程地質體的外表面進行準確的表示，以此來進行均質地質體的表示。在這種建模法中，獲取數據的方法是進行測點得到離散型的測點信息，該信息中不僅包括有數據的幾何特征，而且還包含有數據的屬性特征。通過得到的這些數據進行結果重構地質體界面的分析。當然，對這些離散測點進行處理的過程中，可以將具有相同屬性的測點按照相應的規則連接在一起，以此形成網狀的曲面片，從而可以進一步對整個地質體的空間屬性進行確定。在表面表示的環節，還可以采用很多其他的方法，比如：數學模型法、圖示模型法等。對于后者來說，又分為：規則格網法、邊界表示法、等值線法、不規則格網法等[2]。在這里，對不規則格網法進行介紹，它是采用區域內的有限點進行區域的劃分，將區域劃分為三角面網絡。在整個區域中，所有的點要么處于三角面的內部，要么處于頂點或是邊上。當某點位于三角面的內部或是邊上時，可以通過線性插值的方法得到其數學屬性。

其次，對于數據庫系統來說，在衛星定位系統基礎上的勘察，涉及到的數據主要是地理信息方面的數據，分為：空間數據和非空間數據。主要來源于：基礎性的地理數據，即自然區畫圖和地形地貌圖，其中，前者反映的是研究區域內主要道路、居民區等公共設施的自然地理信息，后者反映的是研究區域內的原有地貌情況。研究區域內的勘探資料，經過合理篩選和處理后，勘探點處包含有環境、地理等大部分信息以及地層信息，如：液化等級和指數、特征周期等。構建巖土勘察工程的數字化數據庫的主要步驟為：設計數據庫的概念模型，數據庫管理作為一項基礎性工作，具有很強的數據密集度，處理起來也十分復雜，為了得到全面準確的概念性模型，需要對數據對象及其屬性進行研究，同時建立數據庫表結構。下一步是進行數據庫的建立，將數據劃分為三類：原始數據，這類數據是通過用戶側輸入的，主要是由測點數據組成；中間數據，這類數據是系統自動生成的，包括地層層面的等值線模型、三維表面模型等，它們可以各種圖件，供用戶使用，也可以實現信息的查詢操作；最終數據，這類數據的種類較多，從用戶需要的角度考慮，主要是圖形以及文檔資料。

3 巖土工程勘察數字化系統實現的方案分析

分析方案的第一步，需要對巖土工程勘察進行數字化。在巖土工程勘察的設計中進行數字化處理意味著不同學科的有機結合，從而建立與傳統方法完全不同的全新的分析過程。數字化系統的建立涉及到的技術包括：測繪技術、數據庫技術、計算機技術、網絡通信技術以及CAD技術等[3]。另外，還需要與地理信息系統（GIS）有機結合，GIS系統能夠為勘察數字化系統提供數據采集以及管理能力，在空間查詢和分析上也有很大幫助，將原來復雜的勘察研究簡單化，同時，GIS還具有強大的可視化操作能力，它能夠提供可視化操作平臺給巖土工程勘察，真正意義上實現場地方域的數字化。地質統計學的相關理論也為數字化系統中物性指標的數字化提供了理論依據和實現基礎。

4 結語

作為一門應用型學科，巖土工程最終是為工程建設服務的。工程建設中遇到的各種巖土問題都應該成為巖土工程重點研究的課題。土木工程建設與巖土工程有著密不可分的聯系，在中國這種聯系表現的更加突出。要提高我國的巖土工程勘察技術，實現數字化是必經之路，也是勘察技術發展的必然趨勢。它極大的改變了傳統的勘察技術，綜合運用各學科的知識，無論在操作方法還是實現效果上都有較大的優越性。但是在當前，這一技術依然處于發展的初級階段，未來之路依然很長，其中有很多關鍵性的問題沒有得到很好的解決，在人才方面也較為匱乏。因此，我國要大力培養巖土工程勘察設計方面的專業人才，加大該技術研究的投入力度，從真正意義上實現巖土工程勘察技術的數字化。

參考文獻：

[1]鄔倫，劉瑜，張晶等.地理信息系統）））原理、方法與應用[M].北京：科學出版社，2001.

[2]李水兵，陳旭瑞，胡俊峰等.基于GIS的地質數據庫系統研究現狀和發展趨勢[J].地球物理學進展，2002，（22）：29-31.

[3] 方海東，施斌，王寶軍.GIS 在環境巖土工程中應用的回顧與展望[J].桂林工學院學報，2001，21（4）.