岩土工程勘察新技术的应用研究

刘和平

【摘 要】岩土工程勘察是工程设计的先决条件，做好这一工作对后续施工有着重要意义。文章结合目前在岩土工程勘察中的常见问题，研究了岩土工程勘察新技术的应用情况。

【关键词】岩土工程；勘察技术；数字化勘察

【Abstract】Geotechnical engineering survey is a prerequisite for engineering design. Doing this work is of great significance for subsequent construction. Based on the common problems in geotechnical engineering investigation， this paper studies the application of new geotechnical engineering survey technology.

【Key words】Geotechnical engineering；Survey technology；Digital survey

岩土工程勘察是指通过工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室內试验、现场检验和检测，对工程所在地的地形地貌、地层界面、地下水位、风化层等进行查明和分析，对建设场地的环境和工程条件进行评价，编制勘察文件，为工程施工提供参考和依据。因此可以说，岩土工程勘察是工程设计与施工的先决条件，做好这一工作对后续工作有着重要意义。本文结合目前在岩土工程勘察中的常见问题，研究了岩土工程勘察新技术的应用情况。

1. 岩土工程勘察中的常见问题

由于工程项目工期一般都比较紧，因此岩土工程勘察就要求能够在较短的时间内取得准确和全面的勘察结果。但是由于我国地域广阔，地形复杂，加上其他一些条件的限制，岩土工程勘察的难度一般较大，勘察结果不能做到尽善尽美。总结勘查中的常见问题有以下几种：

（1）首先，对工程所在地区的地形地貌缺乏研究，忽视工程与环境的共同作用。如果对工程所在地地区缺乏了解，单纯去考察施工点，往往难以全面了解这个地区地基土层的变化规律，造成工期延误，资金浪费等问题。此外，勘察人员还经常忽视工程与环境的共同作用，没有考虑到周围环境给施工场地带来的影响，对施工设计论证不足，往往造成严重后果。

（2）其次，在勘察结果方面的问题。一些勘察工作队为了赶任务或者降低成本，经常漏做或者少做勘察项目，在具体作业过程中经常与规范有出入，例如在钻探取样中，由于提钻次数少等往往造成对不同岩土体和岩石风化程度的界面划分，地质构造和软弱结构面的判定，以及不良地质体的地质界面等的结论不准确，或者对一些不明地下物体、空洞及其所处位置、形态等难以探明。

（3）最后，在勘察报告编制方面的问题。勘察报告是勘察工作的成果，是工程施工的参考依据。但是由于勘察工作经常存在漏洞，加上一些工作人员自身业务素质的影响，勘察资料往往质量不高，不仅没有结合具体的工程条件，还缺乏严密的阐述，不能发挥应有的作用。

（4）岩土工程勘察中的问题还有很多，除了需要谋求更好的勘察条件，提升业务人员自身的素质之外，更需要应用更先进的技术，以提高勘察工作的整体水平。

2. 岩土工程勘察新技术的应用

2.1 数字化勘察技术。

随着数字化的发展，传统勘察方法逐步过渡到数字化勘察，这既是发展的要求，也是发展的必然趋势。数字化勘察技术在应用中关键在于以下两个方面：

2.1.1 数字化建模方法。目前采用的建模方法主要是数字表面模型法（Digital Surface Model），这种方法能够最真实地表达地面起伏情况，如图1所示：

（1）数字表面模型法的基本内容就是通用精确表示工程地质体外表面的方式来表示均质地质体，可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来，构成网状曲面片，进而确定整个地质体的空间属性。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料，包括测点的几何特征数据和属性特征数据，然后利用数据解释结果重构地质体界面。

（2）地形建模方法是采用某地区的DEM数据作为基础，然后叠加遥感影像来完成三维地形的显示。对正射影像图进行投影变换，并使用Photoshop进行调色处理，作为地形纹理或者说是三维城市的“底图”。

（3）此外要涉及到的一个重要技术是地质三维数字化，就是以地球三维地理空间中全面的地下各项内容，包括地层、土质、岩石、石油、天然气、矿藏、海水、地下水、废物等，对这些对象相应在地球三维地理空间上各点的属性、状态、特征等的分布建立统一的三维数字化描述。

（4）目前存在的问题主要是：由于三维工程数值分析是基于已知离散点插值来实现的，但是地质空间的分布由于其自身的复杂性和不完全确定性，有时仅从地质空间剥离出离散点，并不能进行三维地质工程属性描述。同时由于工程地质对象应力、应变属性的相互关系无法把握，与现实地质条件相差太远，而用于分析工程地质应力、应变的前提即工程地质条件太简单，以及把已知力或位移边界条件简化成离散点进行考虑，因此建立起来的三维描述的适用性与精确性往往还存在误差或者缺陷。

2.1.2 数字化岩土勘察工程数据库系统。

2.1.2.1 基于GIS的岩土工程勘察涉及到的原始数据主要为地理信息方面的空间数据和非空间数据，数据来源包括：

（1）第一，基础地理数据。主要包括地形地貌图和自然区划图。

（2）第二，岩土工程勘察数据。主要有所研究区域的工程地质勘探资料。各勘探点的所有信息（如地理、环境、土的物理力学指标等）。各类建筑场地的地层信息，比如年代、沉积相、液化等级等。

2.1.2.2 数字化岩土勘察工程数据库系统的主要步骤有：

（1）第一，岩土工程勘察数据库的概念模型设计。岩土工程勘察數据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作，是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题。为了能获得反映信息世界的概念性数据模型，将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来，仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系，并在此基础上建立相对应的数据库表结构。

（2）第二，数据库的建立与实现。岩土工程一体化系统的数据有三类：用户原始数据，系统中间数据，最终数据。原始数据由测点数据组成，而测点数据又由测点几何属性数据（位置）和测点信息属性数据；中间数据包括根据原始数据系统自动生成的地层层面等值线模型、三维表面模型、剖面模型等，根据这些模型可以生成用户需要的各种图件，还可以进行各种信息查询操作；最终数据种类繁多，主要是根据用户需要由中间数据生成，包括图形资料和文档资料。

2.2 发展测试新技术。

（1）测试技术是勘察工作的基础。我国在这一方面与国外还存在较大差距。与岩土力学相比，目前测试技术最大的问题是参数测试技术还很不成熟。要进一步完善测试技术，需要在传统测试手段的基础上进一步重视现代物理技术（波动理论、电子技术等）的应用。例如，可以将土工测试从研究地基中的某一“点”发展到更大的空间范围的“面”和“体”。另外土工测试将从第一代的直接试验和第二代的触探、旁压试验进入第三代的无孔、无损测试技术。

（2）测试技术的发展离不开硬件的支持，这就要求仪器和设备设计者和制造者进一步提高研发水平和制造水平，以更好地配合实际工作。还要求研发者多结合生产实际，密切关注与生产密切相关的技术领域，真正做到理论与实践相结合。

3. 结语

岩土工程勘察作为工程建设中的一项很关键的工作，关系到整个项目的运行质量。由于我国的岩土勘察技术起步较晚，目前还存在一些问题，需要各位工作人员共同研究，逐渐提高勘察技术，尽快完善岩土工程勘察体系。

参考文献

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[文章编号]1619-2737（2018）06-18-915