基于GIS支持下岩土工程勘察设计一体化分析

李凌 王冰

【摘 要】随着时代的发展和社会的进步，在当前的岩土工程施工中，保证岩土工程施工设计方案合理性的关键在于工程勘察与设计的一体化工作，而且，也已经成为现代岩石工程施工的共识。引入GIS系统而进行的岩土工程勘察与设计在地质勘测准确性和施工方案设计的合理性改进方面取得了不错的效果，也逐渐成为岩土工程勘察设计一体化工作的主要技术支撑。

【关键词】GIS 岩土工程 勘察设计一体化 效率 准确度

随着时代的发展和社会的进步，基于各种功能应用和发展需求的土木工程项目不断上马，而其中所需施工工艺相对先进、施工过程相对复杂、施工技术相对困难的岩土工程，在施工中常由于施工设计方案的不合理而导致施工进度和施工质量受到巨大的影响。

1岩土工程与岩土工程勘察设计一体化

由于岩土工程的施工设计方案大多是基于岩土地质勘测结果而来，在先勘测后设计的固有运作模式主导下的岩土工程项目建设常常会由于资料绘制、资料移交、资料重读以及基于实际施工需求的二次勘测中存在的各种问题（如勘测资料数据的不准确、资料的缺失、资料精准度的不够）而使得施工设计方案存在较大的纰漏。因此，推进岩土工程勘察设计一体化工作从而保证施工设计方案能够得到足够准确、详实的技术参数支撑就成为了解决岩土工程施工设计方案不合理的主要工作方向。

2目前岩土工程勘察与设计一体化工作中存在的问题

虽然我国岩土工程已经经过了三十多年的发展，其勘察、设计、施工等技术已经相对成熟，而且也在考量完善施工设计方案之后进行了岩土工程勘察设计一体化尝试，并且在很多工程项目的建设方面取得了不错的效果，但不可否认的是，由于勘察设计一体化推进工作在我国岩土工程中发展较晚，在当前的工程建设中依然存在有大量的问题。

2.1勘察数据的精准性不够高

在岩土工程施工方案设计中，对工程区域范围内的自然条件如地质地理条件、水文地质条件、地层岩性及断裂带条件、自然天气条件等的详实勘察是其基础技术支撑。没有全面详实准确的自然地质资料的施工设计方案必然是无法满足实际的施工需求的。然而，在目前很多地区进行的岩土工程建设项目如水利水电项目、隧洞项目、地下程项目等在设计阶段并没有足够全面而详细准确的地质学资料，特别是对于野外岩土工程，由于缺乏对区域范围内水文条件数据勘测（如地下河流的位置、流向、地质断裂带走向等），常会使得在工程施工中由于爆破、冲击等大能量高负荷作用下导致地下河改道，由此造成施工区域岩层由于受到大量流水的侵蚀而导致冒顶片帮、坍塌等事故。

2.2地质勘察与工程施工方案设计衔接存在问题

虽然在很多地方已经开始了地质勘察与工程施工设计一体化的尝试，但由于大多数岩土工程均在野外进行，在项目建设初期野外环境并不能提供足够的基础条件来进行工程施工方案设计，这就导致了地质勘察与施工设计的一体化事实上变成了作业人员的一体化但是时空方面的非一体化，也导致了实际上还是按照固有的先勘察再设计、再复勘优化设计的工作模式进行，并没有起到很好的效果。

2.3工程作业人员专业水平不够高

由于同步推进地质勘察与工程施工方案设计工作，这就使得原本仅各自专业领域知识和技能的工程作业人员在进行工作时碰到大量的问题。一体化工作的推进使得工程作业人员必须要在工作中兼备两方面的知识（事实上由于项目设计需要考量工程施工的客观需求条件，这就使得工程作业人员必须兼备有地质勘测、项目工程设计、工程造价管理、施工方案设计、施工技术应用、工程进度管理等多方面知识和技能），而原有的工程作业人员由于固有的稍显单一的知识和技能水平限制，并不能满足岩土工程勘察与设计一体化工作的客观需要，由此引发一系列的问题。

2.4工程勘察与设计一体化中对各阶段工程质量的保障力下降

传统的岩土工程建设项目，虽然在地质勘测、工程设计、施工组织等方面存在着周期过长、进度过缓、阶段工作衔接较为困难等缺点，但其在各阶段工作中的质量保障力却是现阶段勘察设计一体化工作所不具备的。这主要是由于在不同的分包商进行的勘察、设计、施工等工程阶段，其各个分包商需要对各自阶段工作进行质量保证，由于上下游的关系而监督其他分包商的工作质量，这就使得各个工程阶段的工作质量能够得到很好的保证。然而，工程勘察与设计一体化工作进行中，目前来看，由于一家单位（或几家单位协同）共同进行工程建设工作，导致其阶段工作中的许多关于经济效益或者工程质量的抉择中造成对业主产生不利的影响，即工作质量的下降。

3 GIS与GIS在岩土工程勘察设计一体化中的应用

GIS指的是地理信息系统，在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述以帮助人们准确掌握即时的地理空间信息，为人们合理的运用地理空间信息进行相应的土地规划、地质研究提供重要的信息参数。由于GIS系统包含了计算机软硬件系统等多重技术支持，使得其不仅能够对工程设计规划提供地理地质参数，同时能够基于GIS系统作业平台对岩土工程勘察与工程设计方案进行改进。

GIS系统在岩土工程勘察与设计一体化的应用主要集中于利用该系统的各个功能模块在已有地勘数据的基础上进行地质建模或者演算，如利用GIS的信息存储、管理、分析、显示以及叠加运算等模拟区域内地层土地能力定量分级和斜坡稳定性综合图等，也可以运用其三维建模模块来对采集到的地勘数据进行地下河流标高、走向的模拟勘测等，当然，利用GIS系统对工程设计方案进行地质符合性分析也是其主要应用方面之一。

3.1对工程区域地质信息的采集与基本地质资料图层的绘制

由于岩土工程施工对地质地理自然条件的敏感度较高，使得工程区域内所进行的地质勘察相对复杂而且数据采集点相对众多。如某水利水电项目，在进行隧洞的设计时，由于考量到工程施工时岩层受到自然降水、山间水流以及地下河流等的影响会造成岩层结构整体性破坏、结构力学稳定性破坏等状况，特别是在用到爆破、冲孔等大能量高负荷持续性工程施工技术的背景下，极容易引发恶性坍塌事故，产生大量的人员伤亡和经济损失，因此需要对该工程区域内的岩层岩性、岩层断裂带走向、地层结构、岩间水流走向、岩间水流流量以及标高等进行全面而详实的勘察。

由于所收集的资料较多，导致工程技术人员在进行大量数据分析时极容易对客观地质条件产生理解偏差。而在运用GIS的数据处理与分析之后，工程技术人员只需要将所收集到的数据输入到GIS系统中，并根据建模模块对各参数进行整定分析，从而模拟出该工程区域内基本地质结构图层，从而更直观地反映实际工程地质概况，提高工作的准确性和效率。

3.2 GIS系统在优化工程设计与施工设计方案的应用

对于岩土工程设计与施工方案设计来说，其设计的合理与科学性是工程施工能够正常、有序、安全进行的根本。存在重大纰漏的设计方案很容易使得工程施工在工作中存在有较大的质量问题以及安全隐患。假设一个隧洞的施工方案选取了超越工程主体岩层所承受极限的爆破量，那么其施工必然伴随着恶性坍塌事故的发生。

在工程设计与施工方案设计完成时，利用GIS系统的图层叠加功能，可以清晰地表观出工程建设与施工中需要重点考量的地质参数，从而对检查设计方案是否存在问题提供重要的基础技术依据。另外，由于GIS系统存在有较大的数据存储与记忆功能，并且能够通过网络实现快速的数据共享与沟通，这就使得即便不限于同一人员组成的工程工作也可以在时空上实现同步进行，从而解决阶段工程建设中存在的工作衔接问题。

4结语

对于所需工作量极大的岩土工程建设项目来说，即便能够有效运用到GIS系统对地质数据的强大运算分析功能，并且通过网络将地质勘测与工程设计联系在一起，但由于系统数据在处理中存在有内置的数据整定，虽然它的存在使得工程勘测绘图更加简便高效，但也造成了对微小地质异变状况的把握不足，同时由于地勘工作者并不具备足够的工程设计经验，常会导致对部分地质参数的勘测重视度的不足，由此引发设计中的问题。因此，即使是在GIS系统的帮助下能够实现地质勘察与设计的相对一体化，但没有完全实现现场勘测、现场设计的一体化岩土工程工作依然是存在缺陷的，也是在未来的工作中需要重点讨论的部分。

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