岩土工程勘察数字化技术与应用

吴军++侯大勇

摘要：计算机信息技术的发展使数字化技术在岩土工程勘察中的应用成为可能，该项技术在一定程度上弥补了传统勘察技术的不足，提高了岩土工程勘察的水平，为工程施工设计提供了更加可靠的参考资料。鉴于当前岩土工程勘察的发展趋势，本文将对数字化技术及其应用情况进行深入探讨，以期不断提高我国岩土工程的勘察水平。

关键词：岩土工程勘察；数字化技术；应用

工程勘察是保证整个岩土工程设计、施工顺利进行的基础和前提，岩土工程勘察的内容包括地层地貌信息、地下水位分布、风化层厚度等，这有完整的搜集相关资料才能制定出科学合理的施工方案。在数字化勘察技术出现之前，工程勘察人员只能搜集到零散的数据资料，而且勘察资料只能以二维的形式呈现，不利于勘察人员全面的掌握地质参数分布规律。随着计算机技术及图形处理技术的不断完善，在岩土工程勘察方面逐渐形成了一个现代化、集成化、信息化的数字化勘察体系，极大地推动了我国岩土工程勘察水平的进步。

一、数字化岩土勘察技术概述

数字化岩土勘察技术是借助现代测绘技术、数据库技术、网络通信技术等数字化技术来搜集岩土工程原始资料，建立辅助信息流程的技术体系。在数字化勘察技术体系中，有关地质勘察、方案设计、施工进度、数据变更等的资料可以被有机的结合起来，从而建立起一个综合性的信息流程，实现了勘察技术从手工方式向现代化处理方式的转变[1]。数字化岩土勘察技术的最大优势是体现了系统工程的观念，将相关文字、图像、表格资料以数字化的形式储存下来同时供多个勘察人员的设计使用。

二、岩土工程勘察数字化技术应用的关键

要想在岩土工程勘察中顺利应用数字化技术，首先应当掌握数字化技术应用的两大关键，一是建立数据库系统，二是构建地质模型，下面本文将重点分析这两大关键技术。

（一）建立数据库系统

建立数据库系统是数字化岩土工程勘察中最基础的一项工作，建立数据库系统的过程涉及到密集数据处理问题，为了获取更加完整的数据信息，首先应当将概念型的数据模型从实体中剥离出来，并单纯的从现实世界的角度构建数据模型，这样才能客观评估数据对象和属性之间的关系，从而建立起一个完整的数据库表结构[2]。数字化岩土工程勘察数据库系统包括三种，一种是基于数据输入的原始数据系统，二是系统内自动生成的中间数据系统，三是最终数据系统。一般情况下，原始数据系统中所输入的数据资料一般由测点数据组成，测点数据既具有信息属性，同时又具有几何属性。中间数据包括从原始数据系统上生成的各种等值线模型、剖面模型等，借助这些模型和图形软件可以生成技术人员所需的重要模型基础。最终数据系统是在中间数据系统的基础上生成的包含各种图形、文档资料的系统。通过各个系统之间的联系和依次衔接可以帮助勘察人员获取所需的设计施工资料。

（二）构建地质模型

数字化岩土工程勘察的地质建模方法主要指表面模型法。表面模型法是岩土工程勘察领域普遍采用的一种常规方法，具体的建模方法是通过表述工程地质体外表面来表示均质地质体，这种建模方法在岩土工程勘察中的应用范围较广。表面模型法中的数据主要来自于原始的测点资料，这些测点资料均具有几何特征和属性特征，利用这些测点数据即可构建工程地质体的界面，从而将一系列具有相同属性的散点连接为一个网状曲面，进而构建出整个地质体的界面。在表示表面的过程中经常采用的方法有图示模型法和数字模型法两种，下面将重点分析图示模型法中的不规则格网法这种建模方法。不规则格网法是根据勘察区域内的多个点将整个区域划分为多个三角面网络的方法，勘察区域内的任何一个点都会在三角面上找到相应位置，如果该点不在三角面的顶点上，通常可以通过线性插值的方法来获得该任意点的数字属性[3]。不规则格网法是一个分段线性三维空间构建模型，其拓扑结构由多种存储方式，最简单的存储方式是对应记录每个三角面的形、边、节点，这种存储方式的优点是：给定一个三角面就能找出其顶点属性，在地形剖面线计算方面的效率较高，此外，也可以根据具体的情况在该拓扑结构上添加其他变化以提高运算效率。

三、数字化技术在岩土工程勘察中的应用案例

为进一步分析数字化技术在岩土工程勘察中的应用效果，本文以甘肃省某岩土工程勘察项目为例展开具体的分析。该岩土工程勘察共布置125个勘测点，钻孔深度在10-30m之间，原始勘察数据包括钻孔土层信息、水位信息、建筑物信息等。技术人员在这些原始信息资料的基础上，采用Visual C++技术和OpenGL三维图形库建立了立体地质模型，该立体地质模型可帮助勘察人员及时查询和更新勘察区域内的动态信息。在建立起来的数据库系统中，地下部分是系统的核心内容，由于地下部分的地形关系错综复杂，在地质建模方面需要进行特殊的处理，根据该项目地下地层地质特点采用GTP建模方法，分别对一般地层及复杂地层进行三维建模，而且本次研究还在GTP模型的基础上探索出了一种三维地质体尖灭构模方法，该方法可以全面评估尖灭地层的空间几何特征，比较符合本次工程实际。

结语：

科学的进步使一些落后的技术和方法被淘汰掉，取而代之的是符合时代发展潮流的新型技术方法，岩土工程勘察亦是如此，数字化技术的发展使岩土工程勘察中得以应用的软件和技术方法层出不穷，在实际工作中，勘察人员应当掌握数字化岩土工程勘察的基本方法，熟知数据库系统及地质模型的建立方法，从而不断优化岩土工程勘察工作，紧跟时代发展的步伐。

参考文献：

[1]丁晓庆，何龙飞.气动潜孔锤跟管钻进技术在岩土工程勘察施工中的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2015，01：17-21.

[2]贾发科.关于岩土工程中数字化勘察技术的实践策略探究[J].价值工程，2015，04：323-324.

[3]李庆丰.浅谈静力触探技术在岩土工程勘察中的应用及发展前景展望[J].福建建筑，2014，07：83-85.endprint