基于數(shù)字化的巖土工程勘察技術(shù)實(shí)踐探索

王鑫

摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)城市發(fā)展的加快，各類住建筑平地而起。這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和合理性更加重要，巖土工程勘察有利于了解中各種建筑的可行性，研究存在的問(wèn)題，并將其應(yīng)用到實(shí)際工作中。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化巖土工程勘察技術(shù)已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的實(shí)際應(yīng)用。本文重點(diǎn)分析了我國(guó)巖土勘察工程中的數(shù)字化勘察技術(shù)。

關(guān)鍵詞：巖土工程;數(shù)字化測(cè)量;應(yīng)用方法

數(shù)字化技術(shù)的廣泛應(yīng)用已經(jīng)從根本上改變了我國(guó)企業(yè)傳統(tǒng)的人工手測(cè)量處理方式，逐步實(shí)現(xiàn)了巖土工程測(cè)量信息化、智能化、數(shù)字化、自動(dòng)化技術(shù)，使巖土工程勘察作業(yè)過(guò)程更加方便快捷，勘察結(jié)果更加準(zhǔn)確。下面本文將與業(yè)內(nèi)各位同行一起深入探討如何將傳統(tǒng)人工巖土工程勘察技術(shù)與數(shù)字化巖土工程勘察技術(shù)有機(jī)結(jié)合，提高數(shù)字巖土測(cè)量的技能水平。

一、巖土研究方法概述

數(shù)字化的巖土勘繪主要是指應(yīng)用我國(guó)現(xiàn)代巖土測(cè)繪管理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)無(wú)線傳輸技術(shù)和cad技術(shù)，都是基于數(shù)據(jù)電子計(jì)算機(jī)和第三方軟件技術(shù)的精確測(cè)量信息內(nèi)容（包括勘察、設(shè)計(jì)、施工、規(guī)劃、變更等測(cè)量數(shù)據(jù)）的有機(jī)集成，構(gòu)建一套綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助測(cè)繪信息流，將巖土工程測(cè)量技術(shù)從傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)代智能化的技術(shù)手段，數(shù)據(jù)采集全過(guò)程的信息化管理，測(cè)繪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理過(guò)程數(shù)字化，硬件應(yīng)用系統(tǒng)處理網(wǎng)絡(luò)化，圖形化和測(cè)繪文本處理過(guò)程自動(dòng)化，逐步發(fā)展形成適用于我國(guó)多層次專業(yè)、多技術(shù)類型測(cè)繪生產(chǎn)的一套高效率、高柔性的數(shù)字化巖土勘察技術(shù)體系。該技術(shù)體系以數(shù)字格式存儲(chǔ)調(diào)查和設(shè)計(jì)圖紙、圖像、表格、文本等，用于各種專業(yè)設(shè)計(jì)用途。

二、常規(guī)巖土勘察與數(shù)字巖土勘察的區(qū)別

現(xiàn)階段，我國(guó)傳統(tǒng)的巖土地質(zhì)勘察技術(shù)設(shè)計(jì)研究工作雖然已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展進(jìn)步，但統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集還不是很完善，采集的大量數(shù)據(jù)時(shí)非常不準(zhǔn)確，給我國(guó)巖土地質(zhì)勘察技術(shù)設(shè)計(jì)研究工作發(fā)展帶來(lái)了一定的困難，導(dǎo)致巖土工程施工失敗。而數(shù)字巖土工程勘測(cè)工程不一樣，它可以促進(jìn)設(shè)計(jì)工作以加快發(fā)展，并促進(jìn)可靠的數(shù)據(jù)收集以確保和創(chuàng)建勘測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。完善地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)過(guò)度地質(zhì)化和數(shù)字化問(wèn)題[1]。

三、勘察資料收集

（一）勘探深度和勘探區(qū)間

不同的勘探形式和結(jié)構(gòu)形式也具有不同的勘察深度和區(qū)間。例如：5-6層鋼網(wǎng)磚混鋼筋框架結(jié)構(gòu)的房屋，探孔深度15m就基本可以完全滿足要求，但對(duì)于五層柱式鋼網(wǎng)磚混框架結(jié)構(gòu)的大型商場(chǎng)，由于五層柱式鋼網(wǎng)的橫向柱距和橫梁荷載較大，基礎(chǔ)地層面積大，探孔深度15m是不能完全滿足要求的。土質(zhì)地層勘探工程由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同，勘探孔深度也不同。巖土工程基層地質(zhì)對(duì)于性質(zhì)結(jié)構(gòu)較好、埋藏較淺的地層礫石密集區(qū)的土壤和土質(zhì)基巖填埋區(qū)，探測(cè)孔深度一般較淺，工程對(duì)于地質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)較差的地層淤泥等松散土質(zhì)填埋場(chǎng)，則需要較深的地層鉆孔。勘探的復(fù)雜程度不同，搜索點(diǎn)之間的距離也不同。勘探過(guò)程中地基條件復(fù)雜的，應(yīng)按規(guī)定要求加強(qiáng)勘探點(diǎn)位，勘探方案不應(yīng)受限于經(jīng)濟(jì)或時(shí)間等因素。這種情況在工程測(cè)繪市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、價(jià)格盲目下跌的領(lǐng)域更為嚴(yán)重。

（二）野外地層分類

正確劃分的野外地層是數(shù)據(jù)收集的關(guān)鍵要素。對(duì)于大型項(xiàng)目，由于多臺(tái)鉆機(jī)并行作業(yè)，技術(shù)人員眾多，每個(gè)勘探隊(duì)往往各司其職。為避免此類問(wèn)題，所有技術(shù)人員必須在現(xiàn)場(chǎng)指定一名特定人員，負(fù)責(zé)將勘探區(qū)的整個(gè)野外分區(qū)聯(lián)系起來(lái)，以統(tǒng)一的形式勘探一個(gè)或兩個(gè)鉆孔，及時(shí)排查和處理異常情況。

（三）地下水位觀測(cè)

測(cè)量實(shí)際上的地下水位，必須同時(shí)進(jìn)行觀測(cè)地上水位，測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間必須在最后一次地下鉆孔工程施工后的24小時(shí)內(nèi)。其次，地下水位的觀測(cè)必須充分考慮到地下水位差對(duì)觀測(cè)的直接影響。所以當(dāng)觀測(cè)時(shí)間正好在附近兩個(gè)抽水井的抽水和漏斗之前時(shí)，測(cè)量的地下水位深度應(yīng)較深。眾所周知，勘探孔周圍的觀測(cè)地面實(shí)際上并不是完全水平的，因此水位量的口位置不同，水位的觀測(cè)深度也不同，所以幾厘米的觀測(cè)誤差在所難免，而觀測(cè)結(jié)果達(dá)不到測(cè)量水位精度為±2cm的國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，更不可能直接確定地下水的正確流向。解決方法是同時(shí)分別進(jìn)行孔口位置坐標(biāo)和參考高程水位回測(cè)，測(cè)量地下井的水位觀測(cè)深度。

四、數(shù)字化巖土工程勘察應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)探討

（一）巖土工程數(shù)字化建模方法

巖土工程地質(zhì)的建模模型方法目前主要廣泛采用的是地表測(cè)量模型法，地表測(cè)量模型法（也可以稱為一種數(shù)字化地表模型）歷史悠久，其主要內(nèi)容主要是準(zhǔn)確標(biāo)示地質(zhì)工程常用的地質(zhì)環(huán)境體的外層?；诘乇頊y(cè)量模型法的分析數(shù)據(jù)庫(kù)主要是根據(jù)對(duì)測(cè)量點(diǎn)的分析，得到按照離散變量類型的一系列數(shù)據(jù)信息，包括測(cè)量地點(diǎn)的立體幾何地質(zhì)特征，分析數(shù)據(jù)和地質(zhì)屬性體特征的分析數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)源的解釋結(jié)果可以重構(gòu)地質(zhì)體外界面。

可以理解為一系列具有相同結(jié)構(gòu)特性的物體按照一定系列的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)相互連接，形成一個(gè)個(gè)的網(wǎng)狀地質(zhì)面片，從而明確所有地質(zhì)環(huán)境體的自然地理空間布局特征。本文的關(guān)鍵是討論圖例模型的表示。圖例模型常用的表示方法有等邊界表示法、標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格法、等相對(duì)高度法和不規(guī)則網(wǎng)格法。其中，不規(guī)則網(wǎng)格法是系統(tǒng)軟件中使用的關(guān)鍵圖形模型表示，不規(guī)則網(wǎng)格法是將區(qū)域內(nèi)數(shù)量相對(duì)有限的點(diǎn)規(guī)劃成一個(gè)連通的三角形互聯(lián)網(wǎng)。

（二）數(shù)字化巖土勘察工程系統(tǒng)

當(dāng)需要在系統(tǒng)軟件中創(chuàng)建智能地質(zhì)工程測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢時(shí)，通常需要執(zhí)行以下三個(gè)程序：一是數(shù)據(jù)模型的實(shí)際設(shè)計(jì)方案，用于數(shù)據(jù)巖土工程測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)查詢。巖土工程施工數(shù)據(jù)測(cè)量管理系統(tǒng)是巖土工程測(cè)量管理方法的基本管理方法。為了更好地獲得反映信息的概念數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，將與實(shí)體和聯(lián)系相關(guān)的功能與行為分離，僅從現(xiàn)實(shí)世界中的物的數(shù)據(jù)信息創(chuàng)建實(shí)體模型，即，科研數(shù)據(jù)。信息對(duì)象和特征及其關(guān)聯(lián)，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)。在此模型基礎(chǔ)上，相應(yīng)的調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)查詢實(shí)體模型關(guān)系結(jié)構(gòu)定義已基本建立。二是主要完成了調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)管理的基本建設(shè)。實(shí)體模型綜合定義巖土工程測(cè)量系統(tǒng)一般具有三種不同類型的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信息：滿足客戶即時(shí)輸入的初始解數(shù)據(jù)信息、系統(tǒng)生成的中間解數(shù)據(jù)信息和最終解數(shù)據(jù)信息。根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)模型，可以同時(shí)轉(zhuǎn)化為滿足客戶輸入需求的多種數(shù)據(jù)圖表，即各種數(shù)據(jù)信息可以立即從實(shí)際操作中搜索到，最終轉(zhuǎn)化為種類繁多的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，是客戶輸入必要的中間解決方案數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵依據(jù)[2]。

五、結(jié)論

綜上所述，數(shù)字化巖土工程勘探技術(shù)是我國(guó)巖土地質(zhì)研究的一大發(fā)展趨勢(shì)。但是考慮到目前的我國(guó)巖土地質(zhì)勘察，仍然存在很多技術(shù)上的不足，測(cè)量技術(shù)人員必須引起高度重視，將數(shù)字化巖土勘測(cè)技術(shù)應(yīng)用作為不斷推動(dòng)巖土數(shù)字化勘測(cè)事業(yè)發(fā)展的有效技術(shù)手段，從而不斷提高巖土勘測(cè)工程技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 林海娟. 基于數(shù)字化的巖土工程勘察探索構(gòu)架[J]. 智能建筑與城市信息， 2020， 000（005）：83-84.

[2] 張鵬. 數(shù)字化勘察技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)金屬通報(bào)， 2020（9）：2.