礦山巖土工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)與信息化施工研究

張銀川，孫紅軍

（1.核工業(yè)天津工程勘察院，天津 300000；2.中核咨詢有限公司天津分公司，天津 300000）

礦山巖土既是一種地質(zhì)體和工程體的二合一結(jié)構(gòu)體，是一種比較復(fù)雜的介質(zhì)之一。它為不同的構(gòu)造結(jié)構(gòu)組成的，又處于完全不同的原巖應(yīng)力場(chǎng)，因此有很多不確定的因素，所以巖土工程學(xué)具有不確定性，變形特性等性質(zhì)。為監(jiān)測(cè)判斷在勘查設(shè)計(jì)中的正確程度，在出現(xiàn)危機(jī)情況下能夠采取正確的補(bǔ)救措施，必須在巖土施工的全過(guò)程中，對(duì)工程應(yīng)變能力，環(huán)境狀態(tài)作出合理監(jiān)測(cè)分析，用來(lái)反饋?zhàn)詈箅A段的礦山巖土工程信息化的施工。由此可見(jiàn)，巖土工程信息化施工必然貫穿巖土工程監(jiān)測(cè)技術(shù)，監(jiān)測(cè)技術(shù)水平?jīng)Q定巖土工程信息化施工的水平。

1 礦山巖土工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)

巖土工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)是工程建設(shè)過(guò)程中最為基礎(chǔ)的工作,對(duì)工程建設(shè)的后續(xù)工作有較大的影響作用。而質(zhì)量監(jiān)測(cè)作為整個(gè)工程設(shè)計(jì)施工的主要依據(jù)，巖土工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)對(duì)于周圍環(huán)境，天氣環(huán)境都有嚴(yán)格的要求，對(duì)于最后的研究結(jié)果得出精準(zhǔn)的計(jì)算，這也是礦山巖土工程監(jiān)測(cè)技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)所在。現(xiàn)今，傳統(tǒng)的質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法和手段已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代設(shè)計(jì)的需求，所以巖土工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)還要有許多問(wèn)題需要解決[1]。

傳統(tǒng)的礦山巖土工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)手段，更多的來(lái)自于人力，通過(guò)研究者對(duì)于這方面的研究得到的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷，安全性得不到完善的保證，細(xì)節(jié)問(wèn)題通常沒(méi)辦法全部注意到，質(zhì)量監(jiān)測(cè)的難度較大，實(shí)施過(guò)程也變得更加復(fù)雜，不利于監(jiān)測(cè)的實(shí)施。

與之對(duì)比，現(xiàn)代的礦山巖土工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)手段，更容易確定巖土體介質(zhì)和結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，了解到巖土內(nèi)部缺陷，可以更好監(jiān)測(cè)到細(xì)節(jié)問(wèn)題，做到精細(xì)化研究過(guò)程達(dá)到最優(yōu)的結(jié)果。同時(shí)礦山巖土工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)信息化后安全得到了有效的保障，監(jiān)測(cè)過(guò)程同樣變得更加簡(jiǎn)單化，使人們更加容易上手操作，可以使監(jiān)測(cè)技術(shù)得到有效發(fā)展，監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用更加廣泛。解決了不少解決不了的問(wèn)題，通過(guò)現(xiàn)代化的質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)，更加完善了這方面所存在的大的缺陷，但是現(xiàn)在的質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)還是不夠成熟，還需要加強(qiáng)研究，使技術(shù)變得更優(yōu)更好。

目前巖土工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)中存在缺乏監(jiān)測(cè)綱要，監(jiān)測(cè)資料質(zhì)量不高、定量分析、忽視地區(qū)性研究及工程與環(huán)境共同作用分析等方面的問(wèn)題。專家認(rèn)為巖土工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督管理，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與設(shè)計(jì)、施工的合作，大量采用新技術(shù)、新設(shè)備、新方法，盡早制訂地方性監(jiān)測(cè)規(guī)程和盡快推行巖土工程監(jiān)理體制。

對(duì)于具體工程地域，地表曲面極其復(fù)雜，難以用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)表達(dá)式表示，只能用一些近似的數(shù)學(xué)曲面去逼近擬合。其次，實(shí)際情況是只有部分抽樣點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

以單值曲面擬合函數(shù)為例，這種情況下平面域上任一點(diǎn)(x，y)只有相對(duì)應(yīng)的曲線高w，曲面函數(shù)形式可表示為w=f(x，y)，地質(zhì)信息中的地表地形、地下水位、風(fēng)化層厚度分布等均屬于單值曲面。設(shè)離散數(shù)據(jù)為xi，yi，wi(i=1，2，3，…，N)，xi，yi為采樣點(diǎn)平面坐標(biāo)，wi為相應(yīng)采樣點(diǎn)的采樣值，N為采樣點(diǎn)總數(shù)。實(shí)際情況下一般有N(N＞1)個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)，以每個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)為中心進(jìn)行疊加，得到一組實(shí)測(cè)點(diǎn)離散數(shù)據(jù)的單值曲面擬合函數(shù)[2]：

式中，R代表ri2=(x-xi)2+(y-yi)2；以i點(diǎn)為圓點(diǎn)的中心點(diǎn)的平面影響半徑，1、2為采樣點(diǎn)位置。Ai代表參數(shù)系數(shù)，對(duì)于空白區(qū)域任一水平位置(x，y)，w代表插值推求相應(yīng)的高程。

2 礦山巖土工程的信息化施工

首先要建設(shè)管理信息系統(tǒng)，管理信息系統(tǒng)的建設(shè)主要需要借助信息技術(shù)，管理的核心主要是應(yīng)用與管理數(shù)據(jù)這兩項(xiàng)工作，其次，借助這種信息系統(tǒng)，可以保證巖土工程在進(jìn)行建設(shè)與管理工作時(shí)，保持較高的效率，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)巖土工程資料的有效管理。一般說(shuō)來(lái)，巖土工程是人類在地殼表面和地殼淺層進(jìn)行的工程活動(dòng)，利用信息化技術(shù)施工可以建立數(shù)據(jù)庫(kù)，增加了資源共享性，對(duì)于原有的資料可以進(jìn)行補(bǔ)充、修改和添加，隨時(shí)提供最新的施工結(jié)果，對(duì)于施工過(guò)程，可以展現(xiàn)出施工變化的動(dòng)態(tài)效果。

3 實(shí)例分析

圖1 工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)有效性實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線

為了保證本文提出的礦山巖土工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)與信息化施工研究的有效性，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，采用常規(guī)工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法作為對(duì)比對(duì)象，驗(yàn)證本文提出的質(zhì)量監(jiān)測(cè)與信息化施工的有效性。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，模擬不同的礦山巖土工程量，進(jìn)行工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)有效性分析，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在模擬的工程量范圍內(nèi)，進(jìn)行平均值統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得出本文提出的工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)有效性為89.75%，常規(guī)工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法監(jiān)測(cè)有效性為47.54%，得出提出的工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)與信息化施工方法就較常規(guī)工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)有效性提高42.21%。

4 總結(jié)

巖土工程信息化技術(shù)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用范圍是一次非常好的嘗試，這主要是由于信息化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，巖土工程信息化對(duì)于巖土工程的改變非常大，主要在于改變了原有的工作模式，將二維的設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)化為三維的空間設(shè)計(jì)，將原本的靜態(tài)單機(jī)模式轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，巖土工程信息化施工應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)研究，使其與巖土工程的契合度更高。