岩土工程中数字化勘察技术的应用

姜伟坤

福建岩土工程勘察研究院有限公司 福建 厦门 361026

引言

岩土工程勘察是工程施工与设计开展的基础，勘察结果的精准性与可靠性至关重要。在传统时期的岩土工程勘察当中，所应用的技术、工艺相对落后，只能保证某一施工方面的质量，需要消耗大量的时间和人力。岩土工程勘察是一项非常复杂的内容，勘察资料和相关数据有一定的离散型特点，这时就需要借助信息化技术来进行辅助，进而提高岩土工程勘察信息的精准度，以及资料数据的可用价值，最终促进岩土工程质量的提升[1]。

1 岩土工程数字化勘察的概述与优势

1.1 岩土工程数字化勘察的概述

岩土工程勘察技术的主要应用对象是施工场地的地质环境、岩土工程条件等，具体值得是岩土的土层性质、工程性质以及空间分布，还包括地下水的补给、水位、排泄特征、水质变化问题、不良地质所产生的作用与地质灾害问题。由此可见，岩土工程勘察的主要目的在于查明当地的岩土条件，提供相关的技术数据，分析岩土的工程条件，并找到、解决岩土工程问题，保障后续工程能够可靠、科学、安全、高效的开展，促进当地经济发展和社会的可持续发展。

数字化岩土工程勘察是新时代的产物，应用了测绘技术、信息技术、CAD技术、网络通信技术等，通过计算机和软件，把与工程相关的所有信息数据集成到一起，其中包括勘察数据、设计数据、工程变更数据等，以计算机来构建辅助流程，让勘察技术由传统的人工手工化朝着CAD技术、信息技术的转变，做到信息数据的自动采集，以及勘察数据的数字化和硬件系统的网络化，形成适应多专业的智能化、综合化工程的现代勘察设计体系。

1.2 岩土工程数字化勘察的优势

1.2.1 提高岩土工程勘察各部门的协调性。完善精准的岩土工程勘察信息数据是保障后续工程设计工作顺利开展的重要基础。由于岩土工程勘察是一项极为复杂的工作，可能会有一些设计人员对勘察数据结果无法正确理解，难以应用到参考中去，进而增加了工程的设计难度，长此以往就会出现岩土工程设计部门与勘察部门配合不够、协调工作质量低下的问题。然而，通过数字化勘查技术的应用，能够改变传统岩土工程勘察数据的表现方式，构建在三维立体模型当中的数据资料，让设计人员更为灵活、便捷、清晰的查询信息，提高设计质量，保障后期工程的顺利进行[2]。

1.2.2 体现数字化与系统之间的连贯性。岩土工程勘察数据中的地形图，所显示的各项参数、信息，是整个岩土工程设计开展的基础。在实际应用中，设计人员需要把地形图中所呈现的信息数据与CAD设计软件进行连接，才能完成后续的系统设计。但是过往时期的岩土工程勘察技术在这一方面还不够完善，存在很多缺陷，出现了CAD软件与地形图信息难以有效对接的问题。导致地形图信息数据化中，存在信息失真、遗失的问题，影响岩土工程的顺利推进。在数字化岩土工程勘察技术应用后，能迅速把地形图中晦涩难懂的信息数据转入到数据库中去，设计人员在了解后可以直接进行工程设计，不仅提高了岩土工程勘察数据的有效性、设计工作的便捷性，还避免了数据失真等问题的发生。

2 传统岩土工程勘察中存在的缺陷

2.1 勘测资料的地质性较强

随着我国科学技术的不断发展，以及应用上的普及，岩土工程勘察技术的先进性迅速提升，科学应用先进的各项技术，能够从根本上提高岩土工程设计方案的科学性，促进工程的顺利推进。但是在过往的一段时间当中，岩土工程勘察工作可能还会沿用传统的设备来完成，导致勘察部门在地质分割、勘察设置等方面，地质化水平不断提高。进而造成岩土工程勘察工作人员和设计工作人员在展开各自工作中，出现了分离的状态，勘察工作和设计工作成为了两个方面，甚至在工作开展中，二者之间关联度较差，导致设计人员在设计中难以对勘察资料形成正确的认识。

2.2 岩土工程勘察的数字化水平较差

在岩土工程开展中，地形图是工程设计中的基本内容，但是在过往的岩土工程勘察技术应用中，由于数字化水平较差，导致勘察结果不够精准，还会出现地形图与CAD无法顺利对接的情况，给设计人员展开后续工作造成了很多困难，甚至需要设计人员对勘察资料做出数字化处理之后才能应用。在这样的背景下，会直接影响勘察工作效率和质量，无法体现CAD系统的真正价值，要想推动工程的顺利开展就成为了一件十分困难的事情[3]。

2.3 勘查技术、软件相对单一

在过往的岩土工程结构设计方面，很多单位所应用到的软件无法满足前沿的岩土工程勘察工作和后续的设计工作，再加上传统工程设计软件中的功能较为单一，难以实现资源共享，不仅耗时耗力，还会给单位增加大量的成本投入。

3 现代岩土工程中数字化勘察技术的应用策略

3.1 岩土工程场地方域的数字化

具体来说，岩土工程场地方域的数字化就是岩土工程开展中所需要应用到的地理信息系统（GIS），这一系统以互联网技术为基础，具备访问范围广、应用结构呈现分布式、成本低廉、平台独立等特点。同时，地理信息系统中涵盖了计算机科学技术、地理学等内容，是在计算机软件和系统信息的支持下，应用综合分析、物理力学、规范空间管理而形成的地理数据，能够为岩土工程科学规划提供信息，对岩土工程勘察工作非常有利。值得注意的是，虽然在岩土工程勘察中，地理信息系统与其属于不同的领域，但是岩土工程力学信息中却包含了大量的地理信息，这些信息与工程区域的空间坐标息息相关，设计工作则需要以空间信息为基础进行分析、评估、决策。简单来说，地理信息系统能够为岩土工程勘察和设计提供全面的地理信息支持，还能够实现高效的采集、分析、管理。为此，把地理信息系统融入到岩土工程勘察中，能够借助GIS技术的强大效果，完成岩土工程勘察工作，并对各项信息数据进行一个综合、高效的管理。

相比起传统岩土工程勘察技术，地理信息技术不仅满足信息化特点，还有着明显价值。首先，地理信息系统的数据采集速度快、采集质量更高、数据来源也更为广泛。另外，岩土工程勘察的内容较为复杂，信息数据形式多样，地理信息系统应用以后，能够描述空间实体，图形、图像属性数据高度集成，为后续的岩土工程勘察设计、分析评价、决策等提供了全方位的支持。其次，GIS技术应用到岩土工程勘察中以后，数字地形、缓冲区等功能也能发挥良好的分析效能。最后，GIS技术的可视化水平较高，为岩土工程勘察领域的智能化、数字化发展提供了可能[4]。

3.2 构建岩土工程勘察数字化系统

岩土工程勘察数字化系统的建设包括三个方面，分别是感应系统、传输系统和存储系统。首先，在感应系统当中，由电子感应器实现系统控制完成对工作范围内的调解执行操作指令，进而完成控制工作。另外，传输系统在通常情况下是岩土工程勘察数字化系统中的首要技术系统，以提高信号传输稳定性为主，岩土工程勘察技术的数字化需要以高水平的通信网络服务为主，在传输系统应用以后，能够从根本上保证远程信号的可靠性，提升网络质量。最后，存储系统能够对岩土工程勘察过程中的相关地质数据进行分析与分类，无论是不同地区还是不同类型的地质数据都能够保障数据资料的有效性，为后续的岩土工程勘察设计和科学规划的工作提供必要的数据支撑。为此，需要加强对岩土工程勘察数据的数据模型处理，才能提高信息数据的应用效果，这也就对系统中的存储信息和地址信息数据条理性提出了一定要求。信息数据的质量与效率直接关系到了数据处理后的真实情况，只有具备较高价值的信息数据，才会被保存在系统当中，为岩土工程勘察提供真实有效的信息资料，其中包括环境特点，地质条件，地层结构等，形成岩土工程勘察的数字化技术体系。

3.3 数字化建模技术和地形建模技术

表面建模技术是岩土工程勘察工作中数字化技术的重点，这一方法已被行业内广泛应用，称为数字化表面建模技术。表面建模的主要内容是对岩土工程勘察数据进行收集，随后再通过计算机技术来进行分析和整理，以建模技术信息数据可以精确的信息，再应用数字化表面模型技术的过程当中。主要步骤是应用测点方式获得离散型的数据资料，这些数据资料包括集合数据、信息属性资料等，随后结合计算机重新构建地质结构，以此来清晰、精准地掌握岩土工程所在区域的地质空间属性。借助数字化建模技术，不仅能够解决传统技术中存在的弊端，还能实现数字模型与图示模型的结合，构建高效的建模技术。此外，地形建模技术是以某一区域的DEM数据为主，随后叠加遥感图像，完成三维地形的构建，称为地形建模法。

3.4 勘察模拟技术

岩土工程数字化勘察技术在实际应用中需要使工程呈现出模拟变化的形式，随后处理岩土工程信息数据获得与岩土工程项目所相关的真实信息数据。在过往岩土工程勘察工作开展中，一些存在特殊情况的岩土工程项目勘察数据可能无法通过勘察测量而获取，在数字化勘察技术的应用之后，可以充分模拟岩土工程环境，打造出一个概念性的岩土工程勘察系统，随后从多个角度对于勘察流程中存在的技术问题进行总结与分析，实现岩土工程勘察的数字化管理目标。勘察模型的科学应用，模拟岩土工程，进而获得精准可靠的模拟勘察量。

3.5 数据库系统的构建与应用

岩土工程勘察当中，积极设计先进的信息化数据库系统是非常有必要的。首先，数据库当中的基础信息数据主要包括岩土工程自然规划图、地形地貌图以及河流治理数据信息、道路地理数据信息、自然地貌等。在相关数据库系统的支持下，这些宝贵的信息数据能够获得更多的探索价值。另外，在岩土工程勘察资料中，要对所有勘探点进行科学的筛选，得到具备价值的环境数据值、物理力学数据和地理数据值。在整个过程中，还需要收集施工现场相关的底层数据，例如岩土工程施工中必须要依靠的液化指数、液化等级指数和特征周期指数等等，并保证这些指数能够符合相关标准。随后再开展科学的数字化处理。最后构建数据库系统概念模型，在模型的支撑下，数据库的数据密集性得以体现，还能够简化程序与处理模式。在数据库概念模型中，属性概念是模型的重要内容，能够反映更多岩土工程项目所要开展的信息数据，随后结合数据模型，实现数据和实体的分离，并通过数据库，明确岩土工程勘察所要调查的对象与数据，支撑勘察工作的顺利开展，改变传统单一局限的工作模式。最后，在数据库系统的构建以后要规范数字化岩土工程勘察技术的应用，这也是岩土工程勘察数字化技术当中最需要注意的问题，严格规范工作人员的工作行为，加强勘查技术的控制，从根本上减少误差，提高勘察的精准性。

4 结束语

综上所述，随着时代的进步和科学技术的发展，岩土工程勘察中的传统技术迎来了改革与创新，随着计算机技术、数字化技术的日新月异，各类系统、软件层出不穷。为此，岩土工程数字化勘查技术的转变应该从建模技术、GIS技术、数字化系统构建、数据库构建为主，以此优化岩土工程勘察质量，体现行业的与时俱进，才能满足时代的发展脚步。