GlS技术在岩土工程勘察中的运用实践探究

2021-03-11甘珂

世界有色金属 2021年22期

甘珂

（江西省勘察设计研究院，江西南昌 330000）

需要加快区域经济发展速度，避免宝贵的空间资源被过渡占用。因此，对于现有的工程项目，在推进期间需要针对边缘区域进行拓展，以契合到国家宏观发展战略之中。岩土工程勘察是工程建设中的基础所在，针对现场施工环境进行全方位的测量，结合前期设计、勘察、工程施工基准等，预测出工程开展期间可能面临的一系列问题，为后期工程总体规划提供数据支撑。在此过程中GIS技术的应用与实践，可以提高岩土工程勘察精度，全方位地展现出工程建设中的各类影响指标，为岩土工程建设提供数据支撑。本文针对GIS技术在岩土工程勘察中的运用进行探讨，仅供参考。

1 GIS技术及岩土工程勘察的重要性

（1）GIS技术基本概述。GIS技术是指地理信息系统技术，在工程勘察中运用时，可以依据精度化测量，实现对岩土地质的多结构化解析，有效规避信息回传过程中产生的各类干扰问题，精准、实时地显示出地质信息。整个系统处理模式是依据外界传感器以及相关探测技术等，对区域内的空间及地质信息采取全方位的采集，避免数据传输丢失的现象发生。除此之外，GIS技术的空间定位功能不仅可以对地址信息进行采集，还可以同步采集相关区域的水文信息、生态信息等，将各类信息罗列成指标参数，衡量出当前区域内是否具备施工差异性的问题，可以更为全面地掌控到岩土工程勘察之间参数关联性。从实际应用效果来讲，地理信息技术依托于操作设备以及技术工艺等，可对整个地质信息进行纵向截面的查证，且勘察结果可作为后期工程施工的重要衡量点，进而全面服务于整个工程设计及建设中。

（2）岩土工程勘察的重要性。岩土工程勘察是针对整个工程项目进行前期预测处理，依据工程设计及施工中所涉及到的各类参数进行现场勘察，结合数据信息的基准值，逐一比对出工程建设中应当遵循的各类基准，保证工程建设的持续性与完整性。从工程建设角度而言，需要通过前期全方面的数据检测，分析出当前区域否具备相应的工程开展基础，才可以明晰下一步工作的计划及落实。通常情况下，岩土工程勘察是对整个区域内进行立体化的分析，保证岩土土质、地表结构等是符合工程建设以及基建设施运行诉求的。从实际开采形式来讲，通过设备以及技术对地质构造进行分析。例如，利用钻探将传感设备打入到地层深处，利用设备传感了解到地层中的各类地质信息；利用井碳和槽碳等供应形式，对施工区域的地质条件进行现场勘察处理，查找出地址对于工程建设所产生的干预因素；利用物理探测法对在施工区域内的地质条件水温条件等进行全方位的衡量，保证每一区域所呈现出的地质构造及结构属性是符合工程建设需求的。

（3）基于GIS技术的岩土工程勘察系统。基于GIS技术实现的岩土工程勘察系统，融合信息技术、测绘技术、传感技术等，通过数据信息模型为岩土工程勘察工作提供全面化的数据支撑，且在数据实时性共享以及数据精准化罗列功能下，有效规避数据传输中的不对称性问题，实现多个机构的协调化运作。如图1所示，为岩土工程勘察信息系统的主体架构。

图1 岩土工程勘察信息系统的主体架构

从具体功能方面，GIS技术支撑下的岩土工程勘察系统，将原有的二维图纸进行三维立体化、四维动态化的转变，充分利用工程中的各类地形图、地形资料等，进行全域化的数字管理，且整个设计及规划流程不仅可以通过三维立体化分析，还可以通过各类图形功能的阐述，将工程勘察阶段、工程设计阶段与工程建设阶段进行有效关联，提供数字化服务。

整个系统是依据不同子模块实现数据分化型运作的。首先，地形图子模块中，通过数据库的关联显示，保证每一类属性信息，区域图以及单体图信息之间传输的精准性，然后通过地形图分析出整个施工区域内的各类特征机制，通过单体图之间的拼接，实现对整个区域内地形图总量的划分与处理，例如，通讯机制、电力机制、供水机制等，通过地图无缝拼接的形式，保证每一个专业级可以呈现出子模块之中的效果特征，同时也可以通过彼此之间的关联，对整个区域内的系统图示进行表述，进一步提高数据处理质量。例如，钻探技术。岩土工程勘察是针对待施工区域内的土层及土壤进行深入分析，钻探技术的应用与实现则是利用钻探设备钻入到地层深处，依据地质情况以及勘察工序等设定好钻探参数，例如，回旋钻探、震动钻探以及冲洗钻探技术等，每一类钻探技术的实现需要分析出不同设备工艺在实际契合过程中的参数，如图2所示为钻探技术示意图，钻架、泥石泵、钻杆、液动锤、岩心管、钻头等设施的组成下，确保钻探精度。此类勘察过程可与GIS系统相关联，利用出传感器分析出钻探区域的深度值以及各类地质情况。

图2 钻探技术示意图

其次，在岩土工程测量子模块中，利用各类测量技术以及设备等，选好整个数据监测的控制点，结合数据库系统进行集中化处理，例如，针对GPS点、水文监测点、导线点等信息进行采集时，既可以实现数据信息的同步存储，也可以通过计算机设备对各类数据模型进行模拟，令工作人员明细到当前工程勘察中的地质横截面、纵断面之间的表述关系。

最后，在岩土地质子模块中，针对岩土工程勘察中各类地质资料进行整合处理，将资料与采集到的数据进行实时比对与归档，结合地质数据库中已经成型的地质信息进行复核处理，通过数据模型全方位映射出地质勘察工作中的数据列表以及立体化信息等，辅助工作人员进行决策处理。

2 GIS技术在岩土工程勘察中的运用

（1）岩土工程勘察设计一体化。岩土工程勘察体系中，GIS技术的应用与实现，可增强勘察与设计阶段的数据对接质量，降低信息孤岛问题的产生风险。与此同时，通过数据的实时化比对，有效减轻资源的耗损率，通过数据信息的一体化勘察，对当前勘察区域内的数据模型进行一体化映射，通过多个因子叠加，分析出岩土物质以及地质结构之间的稳定性。通过综合化的评测，为工程设计阶段提供数据支撑，提高前期工程设计规划的精准性。

（2）城市地下空间管理。GIS技术在城市地下空间管理方面的应用，搭载终端信息采集设备，针对地下空间环境的数据模型进行信息表述，多维度的数据框架可辅助设计人员分析出工程建设中存在的隐性问题，适用于复杂结构的地下工程施工。此外，在GIS可视化功能的支撑下，可将系统子模块与主模块进行关联，通过数据信息多方位核验，描述出相对应的数据载体，例如，地下管线布置、空间资源耗用等，在多方位的数据罗列与分析下，可辅助工程人员，预测出工程施工中易出现问题的环节，提高工程建设的可靠性。

（3）地质灾害。利用GIS技术可对岩土工程施工区域的地质信息进行全方位评测，评估指标可以综合显示出地质灾害属性，例如，GIS技术在采集信息时，自动与数据库中的历史灾害信息进行对比，分析出时间段内呈现出的地质变化特征，结合区域水文因素、生态因素等，测定出地质灾害的隐藏性及预期性。在GIS技术的支撑下，对岩土工程勘察得到的数据模型进行分析，通过不同因子之间的罗列与对比，生成灾害风险数据表，为地质灾害防控体系的建设提供数据支撑。此外，GIS技术可起到灾害预警的效果，通过地质因子之间的比对与交互，立体化分析出区域内场景信息的危险概率，并与预警系统相关联，一旦出现信息异常问题时，则是触发相应的警报，令设计及施工人员了解到区域内地质变化情况，为工程项目的开展提供数据支撑，保证前期规划设计的可靠性。

3 GIS技术在岩土工程勘察中应用案例

某工程使用钢结构类型的厂房建筑，其总面积是58.9万m2，其结构跨度为19.8m，地下室对应标高为-5.9m，地面荷载65kN/m2。按照勘察测量以及建设需要，应于施工场地进行329个孔位的布设，并且主厂房车间对应的孔位间距是35m，勘察孔对应深度为30m以及25m，而通常孔深为15m。利用GIS技术进行勘察时，主要是采取一体化系统，对区域内岩土工程进行勘察，测定出平行荷载值、动力变化值，分析出区域内天然承载力是否达到实际使用基准，同时对区域内部的密实度、含水量等进行分析，确定区域是否达到施工指标。待勘察系统安装完毕以后，按照所测定的数据，分析出区域的土质，并可按照工程量，分析出土层回填的各类参数，层标高是20.5m～23.1m，层厚度则是5.5m～8.2m，地基土壤则是粉质黏土，并且分布上存有局部形式的不连续性，其底层标高则是18.2m～19.3m，埋深则是9.1m～12.3m。本次勘察表明，粉质黏土物理性质：压缩系数是0.44，含水量33.22%，饱和度96%。