巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)與與實(shí)現(xiàn)

李永強(qiáng)

一、巖土工程的定義

我們認(rèn)為，巖土工程是土木工程的所屬的一部分，其理論基礎(chǔ)是土力學(xué)與基礎(chǔ)工程、巖石力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)。其內(nèi)容包括土以及巖石的利用、改造和整治等方面。

二、巖土工程勘察的意義

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度不斷加快，基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目以及現(xiàn)代化工程建筑也越來(lái)愈多，隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑的基礎(chǔ)和基坑的深度也變得越來(lái)越深。

是作為工程建設(shè)的首要工作，巖土工程勘察作業(yè)是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)以及施工的重要前提，勘察技術(shù)的好壞，對(duì)工程建設(shè)的質(zhì)量、安全、工期以及合理投資都至關(guān)重要。隨著建筑難度的不斷加大以及建筑要求的不斷提高，傳統(tǒng)的勘察方法以及勘察手段已經(jīng)無(wú)法滿足設(shè)計(jì)的要求，需要進(jìn)行數(shù)字化的巖土工程勘察來(lái)替代。由于工程項(xiàng)目行業(yè)類型，工程地質(zhì)條件差異較大，建筑工程重要性以及地基的復(fù)雜程度，所以就對(duì)工程項(xiàng)目的勘察產(chǎn)生了不僅相同的要求。由于勘察工作的特殊性，巖土工程勘察工程的隱蔽性十分大，對(duì)專業(yè)性的要求也非常高，同時(shí)要求勘察工作者具體問(wèn)題具體對(duì)待。而且，隨著時(shí)代的發(fā)展巖土工程勘察衍生出了一系列新的功能，包括對(duì)地質(zhì)條件以及水文地質(zhì)環(huán)境的評(píng)估，廢棄物的處理填埋、文物的保護(hù)等都各個(gè)方面；一般情況下，在很多工程建設(shè)之前，都需要對(duì)巖土工程進(jìn)行勘察，以探明工地的地質(zhì)條件以及存在或可能存在的巖土工程問(wèn)題，并且提出具體的解決方案。這樣就能夠提前提前采取防治措施，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。所以說(shuō)，巖土工程勘察工作有著十分重要的作用。

巖土工程勘察方法概述

三、傳統(tǒng)的巖土工程勘察方法存在的問(wèn)題

勘察與設(shè)計(jì)嚴(yán)重脫節(jié)。受傳統(tǒng)勘察的方式的影響，巖土工程勘察存在著各部門之間溝通不暢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)共同協(xié)作的狀況。在傳統(tǒng)的勘察方式中，由于勘察的各環(huán)節(jié)都要耗費(fèi)很大的人力，所以分工很細(xì)，導(dǎo)致部門較多，溝通難以順利進(jìn)行。體現(xiàn)在具體的勘察工作上，就表現(xiàn)為設(shè)計(jì)與勘察之間的嚴(yán)重脫節(jié)，常常會(huì)出現(xiàn)勘察人員理解不了設(shè)計(jì)人員的意圖等情況的生。而由于勘察部門不能夠具體參與到設(shè)計(jì)的全過(guò)程之中，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)不符合勘察的實(shí)際要求，造成了勘察工作推行的困難。

數(shù)字化地圖與數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)之間的脫節(jié)。地形圖是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的底圖或稱基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，由于數(shù)字化地圖中的某些環(huán)節(jié)技術(shù)條件不成熟，與CAD設(shè)計(jì)軟件的接口不匹配，很難順利實(shí)現(xiàn)對(duì)接，設(shè)計(jì)系統(tǒng)不得不重新將勘察資料數(shù)字化，影響了設(shè)計(jì)系統(tǒng)CAD的推廣應(yīng)用。

勘察信息數(shù)字化程度低。很多勘察部門由于自身電腦以及電子信息技術(shù)的水平不夠，所以在提交勘察信息時(shí)常常以紙質(zhì)材料提交，提交形式包括圖紙、表格以及文字描述等。對(duì)于勘察內(nèi)容進(jìn)行的質(zhì)的描述較多。造成了設(shè)計(jì)人員不能夠準(zhǔn)確理解勘察信息，同時(shí)又對(duì)勘察信息處理和利用造成了障礙。

四、巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)字化巖土工程勘察是指通過(guò)對(duì)現(xiàn)代化的CAD技術(shù)、測(cè)繪技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的綜合運(yùn)用，然后利用計(jì)算機(jī)及其軟件，將工程項(xiàng)目中包含的全部信息（變更、進(jìn)度、設(shè)計(jì)、計(jì)劃、勘察等數(shù)據(jù)）充分地進(jìn)行處理，然后建立智能化的計(jì)算機(jī)輔助信息處理系統(tǒng)，完成勘察設(shè)計(jì)的技術(shù)手段由傳統(tǒng)的手工方式向現(xiàn)代化CAD技術(shù)的轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)勘察資料處理數(shù)字化、數(shù)據(jù)采集信息化、圖文處理自動(dòng)化、硬件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的工程勘察設(shè)計(jì)體系。這種勘察技術(shù)體系能夠?qū)⑺玫綌?shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的處理并且存儲(chǔ)，方便隨時(shí)提取和運(yùn)用。

數(shù)字化勘察技術(shù)。數(shù)字化勘察技術(shù)即是發(fā)展的趨勢(shì)也是時(shí)代的要求其主要采用的方式是數(shù)字化建模法。目前采用的建模方法主要是數(shù)字表面模型法（Digital Surface Model）這種方法能夠最真實(shí)地表達(dá)地面起伏情況。該文原載于中國(guó)社會(huì)科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)》雜志http：//www.ems86.com總第539期2014年第07期-----轉(zhuǎn)載須注名來(lái)源所謂數(shù)字表面模型就是用精確表示工程地質(zhì)體外表面的方式來(lái)表示均質(zhì)地質(zhì)體。通俗來(lái)講，就是通過(guò)尋找同屬性的點(diǎn)然后按照規(guī)則進(jìn)行連接，形成網(wǎng)狀的模型來(lái)確定整個(gè)地質(zhì)空間屬性。表面模型法的數(shù)據(jù)來(lái)源是利用對(duì)點(diǎn)的分析與記錄來(lái)獲得測(cè)點(diǎn)的幾何特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)等資料，然后利用數(shù)據(jù)解釋結(jié)果通過(guò)現(xiàn)代化的CAD系統(tǒng)重構(gòu)地質(zhì)體界面。

這種建模方法存在的主要問(wèn)題有：基于以上解釋的數(shù)據(jù)分析方法和模型構(gòu)建方法，很難完全實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際地質(zhì)環(huán)境的復(fù)原，其主要原因是地質(zhì)環(huán)境有其復(fù)雜性，通過(guò)測(cè)點(diǎn)的方式并不能夠具體呈現(xiàn)地理環(huán)境的真實(shí)性和復(fù)雜性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)三維地質(zhì)工程的屬性描述。并且，由于當(dāng)前的技術(shù)限制，所以導(dǎo)致這中建模方法存在一定的誤差和缺陷。

發(fā)展測(cè)試新技術(shù)。測(cè)試技術(shù)保障了勘察工作的正常完成。測(cè)試技術(shù)存在的最突出的問(wèn)題是參數(shù)測(cè)試技術(shù)的不完善，需要通過(guò)現(xiàn)代物理技術(shù)的運(yùn)用來(lái)使之更加完善。同時(shí)，測(cè)試技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)硬件的支持，這就要求儀器和設(shè)備設(shè)計(jì)者和制造者進(jìn)一步提高研發(fā)水平和制造水平，以更好地配合實(shí)際工作。

巖土工程勘察的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)，逐步過(guò)渡到數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，并促進(jìn)其廣泛應(yīng)用，這是該研究項(xiàng)目的發(fā)展的必然趨勢(shì)，但是這一次仍然有很長(zhǎng)的路要走，不僅是因?yàn)檫@也有有一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題尚未完全解決，但在我國(guó)目前的數(shù)字化測(cè)量，勘探專家是非常罕見(jiàn)的，所以我們必須加大數(shù)字文化巖土工程勘察和技術(shù)人員，并應(yīng)用該技術(shù)，加快研究真正廣泛使用的數(shù)字巖土工程測(cè)量工程。

（作者單位：遼寧工程勘察設(shè)計(jì)院）