工程地質(zhì)信息化設(shè)計及其在交通工程中的應(yīng)用

宋本俊

摘要：城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)具有規(guī)模大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，節(jié)點數(shù)量多的特點，實施先進(jìn)管理非常困難。工程地質(zhì)信息設(shè)計的主要理論和方法體現(xiàn)出了設(shè)計信息化的工作思路和設(shè)計信息化的廣義數(shù)值模擬方法，工程表層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)建模技術(shù)，GIS集成技術(shù)及其王要技術(shù)的問題和解決方案。基于此，本文主要分析了工程地質(zhì)信息化設(shè)計及其在交通工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì);信息化設(shè)計;交通工程;應(yīng)用

從規(guī)劃，設(shè)計，建設(shè)到運營，軌道交通項目是非常復(fù)雜的，由多部門和多學(xué)科的組，另外由于軌道交通地質(zhì)條件復(fù)雜多變，并在同一時間有很多交叉施工。工程復(fù)雜性非常高，由于工程建設(shè)中大量隱藏工程的自然特性，大多數(shù)質(zhì)量問題經(jīng)常在施工驗收后出現(xiàn)，在施工過程中也必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行施工。工程管理信息化是必然選擇，要求業(yè)主的項目管理系統(tǒng)對外部監(jiān)督單位開放。通過項目管理系統(tǒng)不斷加強各單位之間的協(xié)調(diào)工作，如業(yè)主，承包商，建設(shè)單位和監(jiān)督單位，為項目的“投資，進(jìn)步，質(zhì)量，安全”奠定堅實的基礎(chǔ)。

一、新形勢下軌道交通工程建設(shè)管理的信息化需求

信息化方法可以有效提高監(jiān)測的有效性。但從商業(yè)服務(wù)方面來看，并在這個階段使用最先進(jìn)的移動技術(shù)，可以用來實現(xiàn)信息化項目管理的調(diào)動，及時顯示施工人員，及監(jiān)督人員提供得反饋意見，現(xiàn)場審核和確認(rèn)可由業(yè)主進(jìn)行實時現(xiàn)場監(jiān)控。

在企業(yè)管理中，實施“一體化”管理理念，建立一體化工程建設(shè)項目管理平臺，實施地鐵建設(shè)整個生命周期的管理，從規(guī)劃到建設(shè)地鐵，全面支持“新線規(guī)劃”到進(jìn)入地鐵建設(shè)整個生命周期完成信息驗收管理，監(jiān)控建設(shè)項目的關(guān)鍵流程，如進(jìn)度，設(shè)計，質(zhì)量，安全監(jiān)控，合同，設(shè)計投資，采購物流，驗收，項目文件等。實現(xiàn)聯(lián)合建設(shè)工程，為信息流，資金管理和建設(shè)項目管理提供強有力的技術(shù)支持，促進(jìn)工程建設(shè)的企業(yè)管理模式的轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新，全力支持建設(shè)路徑的目標(biāo)落實情況。

在IT基礎(chǔ)架構(gòu)中，云基礎(chǔ)架構(gòu)用于提高IT資源的效率，確保可用性以及大規(guī)模訪問期間的停機風(fēng)險，還允許避免使用彼此獨立且無法共享的傳統(tǒng)IT資源，可擴展性差。缺點：減少設(shè)置時間，開發(fā)環(huán)境，測試，生產(chǎn)，災(zāi)難恢復(fù)等環(huán)境，減少服務(wù)器應(yīng)用協(xié)調(diào)問題的數(shù)量，訪問網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，應(yīng)用程序部署等，同時也提高了應(yīng)用系統(tǒng)部署的效率。

二、數(shù)值模擬技術(shù)

近十年來，由于電子計算機的廣泛應(yīng)用，數(shù)值模擬理論和解決工程地質(zhì)問題的方法發(fā)展迅速，工程地質(zhì)數(shù)值模擬方法的不斷成熟和完善，使工程地質(zhì)問題得到了解決，也使研究課題更加深入。數(shù)值方法的一個突出優(yōu)點是它可以更好地結(jié)合復(fù)雜的地質(zhì)條件，如各向異性，非均質(zhì)性及其隨時間的變化，復(fù)雜的邊界條件和介質(zhì)的破裂。工程結(jié)構(gòu)作為一個整體建模，最好的設(shè)計是通過“測試”實現(xiàn)。

巖土的質(zhì)量不同于固體力學(xué)的一般有限元方法，邊界元法和有限差分法等，應(yīng)用于巖石的均勻或地質(zhì)問題中。數(shù)值模擬方法甚至可以通過本身來開發(fā)。如引入組合塊并且改進(jìn)了非線性分析能力，則可以分析具有不連續(xù)界面和多媒體的更復(fù)雜巖石和土壤的性能。然而，隨著學(xué)科的發(fā)展和對巖土的認(rèn)識不斷深入，新的數(shù)值方法一直是國際研究的熱點，新的數(shù)值方法主要包括：關(guān)節(jié)單元法，塊體理論，間歇變形分析，快速拉格朗日法，塊彈簧，有限元法，網(wǎng)絡(luò)方法和數(shù)值多樣性方法，對解決工程地質(zhì)的特殊問題特別有效。

三、實例——京珠高速公路湖北大悟段高邊坡工程

京珠高速公路是穿越中國南北的主要國道。湖北段段穿越大悟縣，高山坡高40-100米，該地區(qū)的地層巖土主要為片巖和元古宙片麻巖，斷裂十分發(fā)育，巖體極為破碎。

（一）設(shè)計原則

該項目要根據(jù)以下原則：第一，根據(jù)邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果，在假設(shè)開挖邊坡整體穩(wěn)定的基礎(chǔ)上處理局部不穩(wěn)定邊坡;第二，最佳開挖角度的選擇使開挖和加固工作最小，最經(jīng)濟;第三，設(shè)計方案實施簡單，設(shè)計簡單易行;第一，加固措施要結(jié)合開挖深度進(jìn)行加固，加固方案如下：首先，按照類比分析，本項目采用總體規(guī)劃，設(shè)計和施工多層開挖和光面爆破，加強錨固（網(wǎng)）和綜合水控措施;其次，根據(jù)剩余推力法計算方法計算的剩余推力結(jié)果，K32km剖面的斜率為55°，K34km剖面的斜率為60°，大部分斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定系數(shù)（如果不是增益）超過1.25。因此，錨噴槍支撐主要目的是增加坡面存在引起的不穩(wěn)定性以及坡面上應(yīng)力沖擊波造成的損傷。因此，使用砂漿的短錨栓，主要以錨噴網(wǎng)支撐，從而提高穩(wěn)定系數(shù)的方案。對于局部穩(wěn)定系數(shù)較低的區(qū)域，通過增加噴射支護(hù)網(wǎng)絡(luò)的強度來提高巖體的穩(wěn)定性。

（二）最優(yōu)坡角的確定

變坡的最佳坡度由兩個方面決定：首先，進(jìn)行穩(wěn)定性分析，即剩余推力法計算坡度各段坡度的不同穩(wěn)定系數(shù)，并滿足相應(yīng)的規(guī)范。提供的最大傾斜角（安全系數(shù)≥1.25）作為穩(wěn)定的最佳傾斜角a·1;其次，從經(jīng)濟角度來看，對于斜坡的開挖，斜率越陡，斜率穩(wěn)定系數(shù)越大，支撐量越小，挖掘量越大。

四、結(jié)束語

工程地質(zhì)信息是在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的不可避免的要求。通過信息技術(shù)的融入來完成整個設(shè)計和施工過程，工作流程是根據(jù)復(fù)雜工程系統(tǒng)配置的。數(shù)值模擬方法是信息設(shè)計的重要手段，它對巖土結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體建模，相當(dāng)于“測試”實際工程，并使用反向分析，提供技術(shù)設(shè)計所需的電壓和計算參數(shù)。

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