水利水電工程地質(zhì)勘察可視化關(guān)鍵技術(shù)研究及其工程應(yīng)用

吳愛軍

摘 要：目前，我國水利水電工程建設(shè)水平不斷提高，為保證水利水電施工的有序進行，進行前期的地質(zhì)勘察作業(yè)是必不可少的。文章通過對當(dāng)前地質(zhì)勘查中常見的可視化技術(shù)進行分析，結(jié)合實際工程探討可視化地質(zhì)勘察技術(shù)的應(yīng)用，希望通過文章能夠為水利水電地質(zhì)勘察工作提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：水利水電;工程地質(zhì);地質(zhì)勘察;可視化

為了在一定程度上加強水利工程在建設(shè)過程中的質(zhì)量，要對其巖體地質(zhì)勘查能力進行加強，通過不斷的分析，在巖土工程進行地質(zhì)勘察的時候，需要通過借助先進的勘查技術(shù)，不斷提高巖土工程勘察的效率。

1 水利水電工程地質(zhì)勘探的主要內(nèi)容

第一，地下水。地下水是水文地質(zhì)勘探中的重要組成部分，需要對地下水類型、地下水的補給來源以及地下水的深淺狀態(tài)進行綜合性的分析，之后確定科學(xué)性的工程方案，以提高水利工程水文地質(zhì)勘探的整體質(zhì)量。第二，巖土層。水利工程建設(shè)中，應(yīng)該將巖土層的勘探及評價作為重點，針對工程項目的施工狀況，進行巖土層下沉以及裂縫狀況分析，評價巖土層的種類、風(fēng)化狀況等，以提高巖土層狀態(tài)分析的質(zhì)量。第三，滲透性。結(jié)合水利工程的項目特點，在地基施工中，當(dāng)遇到土層風(fēng)化嚴(yán)重的情況，會對整個工程地基帶來流沙、潛蝕的風(fēng)險，降低水利工程施工的穩(wěn)定性，通過水利工程水文地質(zhì)的勘探評價，可以針對水文地質(zhì)的特點，確定科學(xué)化的施工方案，保證水利工程施工的整體質(zhì)量。

2 水利水電工程地質(zhì)勘察可視化關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 可視化數(shù)據(jù)采集

想要使得水利水電工程的相關(guān)地質(zhì)勘察實現(xiàn)可視化，首先需要把外業(yè)采集的具體數(shù)據(jù)直接的輸入到電腦中，這樣可以方便專家更加及時以及快速的查看直觀以及完整的原始性信息，進而對于工程地質(zhì)進行準(zhǔn)確的分析以及判斷。第一，關(guān)于工程地質(zhì)的具體測繪。制造以及發(fā)明了在windows基礎(chǔ)之上的便攜式以及平板式的測繪工作方法，使用windows系統(tǒng)的開發(fā)軟件以及平板電腦，可以自動化的使得航片，地形圖以及衛(wèi)片等背景圖加載出來，或者可以使用無人機（UAV）拍攝出比較高清的照片，并且這些照片帶有具體的坐標(biāo)信息，再和GPS實測地質(zhì)點的坐標(biāo)相結(jié)合，現(xiàn)場對CAD地質(zhì)圖進行勾畫，直接性的記錄相應(yīng)的地質(zhì)信息。這種技術(shù)的利用可以很好的使得地質(zhì)測繪當(dāng)中航片，GPS定位、衛(wèi)片以及地形圖之間的融合問題進行解決，使得邊坡高陡部位看不到以及摸不著的地質(zhì)測繪難題得到解決，保障野外現(xiàn)場可以高效以及一次性的實現(xiàn)CAD地質(zhì)平面圖的清晰化，這樣一來就可以進行大規(guī)模的生產(chǎn)以及實踐。第二，對于深厚覆蓋層可以進行可視化探測。為了更好地的解決深厚松散層探測的問題，發(fā)明了關(guān)于可視化探測方法的具體專利技術(shù)，打破了之前固有的思路。使得護壁材料的相關(guān)功能得到進一步的拓展，一方面可以把其當(dāng)作鉆孔護壁器，輕松解決關(guān)于深厚松散層在鉆探過程當(dāng)中遇到的塌孔問題;另外一方面可以利用其透明性的特點實施相應(yīng)的高清鉆孔電視，可以使得松散層的物質(zhì)組成以及結(jié)構(gòu)特性變得更加直觀，從而保障深厚松散層工程的具體地質(zhì)勘察實現(xiàn)可視化，解決了關(guān)于深厚松散層的鉆孔電視難題。第三，關(guān)于可視化地質(zhì)的快速編錄。發(fā)明了可視化的快速編錄方法以及關(guān)于大型洞室儀測成像的可視化編錄方法。這樣可以很好地使得地質(zhì)編錄當(dāng)中遇到的大面積照片以及相應(yīng)的開挖面坐標(biāo)信息之間的融合難題得到解決，使得自動化的程度得到了很大程度的提高。保障大洞室以及高邊坡開挖過程中所揭露的具體地質(zhì)現(xiàn)象更好的呈現(xiàn)出來，這樣就可以實現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)以及實踐。

2.2 具體的地質(zhì)雷達技術(shù)

目前，地質(zhì)雷達的使用非常的廣泛化，它主要利用電磁波對地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及地下各種各樣的介質(zhì)進行探測。如果電磁波在地下進行傳播的過程當(dāng)中，遇到了一些介質(zhì)就會很好地發(fā)生相應(yīng)的反射，進而雷達就會接受相應(yīng)的反射波，經(jīng)過具體的處理以及分析之后，會在計算機當(dāng)中進行儲存。利用計算機處理之后，就可以對地下珍稀資源以及礦物質(zhì)的具體位置以及大小進行判斷。地質(zhì)雷達可以對于接受的信息進行詳細的分析，從而作出更好的判斷，進而幫助工作人員更好的完成探測。地質(zhì)雷達有非常多的探測方法，包含：寬腳法、剖面法以及覆蓋法等。第一，具體的寬角法。關(guān)于寬角法，首先需要把一根天線固定在地面的某一個點上，然后進行向測移動，直至移動到另一根天線，把電磁波這種在地下不同層面的具體走向進行記錄下來的探測方法。這種方法可以對于反射面的具體深度以及電磁波的傳播速度進行計算。如果地下狀況比較良好，那么測量結(jié)果比較的準(zhǔn)確，效果也會非常的好。第二，具體的剖面法。這種方法使用的比較廣泛，保持固定的距離把發(fā)射天線以及接收天線移向共同的方向。關(guān)于這種測量需要以橫坐標(biāo)作為天線的主要位置，縱坐標(biāo)指的是反射波在地底的具體走向。這樣以來，就可以非常清晰的觀察出反射波的具體變化情況。第三，具體的多次覆蓋法。反射波的識別會受到介質(zhì)訊大小的影響，因此需要使用不同的天線發(fā)射信號，在天線的同一測量時間進行持續(xù)的測量，然后疊加相應(yīng)的信號。

2.3 BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

關(guān)于計算機的輔助系統(tǒng)采用的是相應(yīng)的CS架構(gòu)，建立了主要的3層邏輯架構(gòu)，包含：業(yè)務(wù)邏輯層，數(shù)據(jù)訪問層以及圖形顯示層。其中，很多的數(shù)據(jù)都可以采用SQL數(shù)據(jù)庫在服務(wù)器端進行具體的存儲以及勘察，包含一些原始數(shù)據(jù)、成果分析數(shù)據(jù)以及三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)等，利用數(shù)據(jù)訪問層可以更好的完成服務(wù)器端以及客戶端的具體數(shù)據(jù)傳輸;業(yè)務(wù)邏輯層可以為用戶提供具體的勘察數(shù)據(jù)整合以及詳細的處理;可以采用國際上比較先進的HOOPS進行圖形顯示層的開發(fā)，提供更好的勘察數(shù)據(jù)，保障地質(zhì)模型的三維化顯示以及交互功能的完成。在三維場景當(dāng)中，系統(tǒng)可以完成土斷的合并或者拆分，輸入?yún)?shù)之后可以快速的更改數(shù)據(jù)，這樣的修改率比較高。

3 關(guān)于石鼓水源區(qū)沖江河泵站的具體深孔可視化探測

滇中引水工程需要從金沙江的上游石鼓河段進行取水，這樣可以使得滇中區(qū)水資源短缺的問題得到快速的解決。滇中引水工程主要包含：石鼓水源工程以及輸水工程兩部分，水源工程主要采用的是金沙江水，輸水渠道的地勢從高到低，可以自動輸水。采用windows基礎(chǔ)之上的便攜平板式測繪方法，在滇中引水工程當(dāng)中完成具體的測繪工作：大理I段大致長達110km，兩側(cè)各長達大致5km，這樣可以對于之前傳統(tǒng)紙質(zhì)填圖方法的具體成圖精度偏差進行解決，保障其具備可視化以及更好的效果，為設(shè)計提供更加正確的地質(zhì)資料，使得勘察工作的效率得到提高。使用三維地質(zhì)模型，可以比較準(zhǔn)確以及直觀的顯示地質(zhì)體的具體空間分布規(guī)律。把平硐，勘探鉆孔以及相應(yīng)的平剖面圖等作為依據(jù)，準(zhǔn)確的建設(shè)關(guān)于石鼓水源區(qū)GOCAD的三維地質(zhì)模型，并可以轉(zhuǎn)為相應(yīng)的CATIA格式，這樣可以使得其他設(shè)計專業(yè)更好的合作。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對上述的內(nèi)容進行分析得出，為了能夠進一步的研究，必須要對水利水電地質(zhì)勘察采用可視化技術(shù)，這樣才能更準(zhǔn)確、更全面的了解地質(zhì)情況，保證工程勘察作業(yè)的有序進行，從而為水利水電施工提供有力的依據(jù)。

參考文獻

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