岩土工程数字化勘察在金属矿山中的应用

蒙 毅

（广东省核工业地质局二九二大队，广东 河源 517000）

对金属矿山的岩土情况进行合理勘察，有益于后续的金属矿物开采工作。因此，探究岩土工程中数字化勘察技术在金属矿山勘查过程中的应用，必须从地质条件﹑岩土性质等层面展开整体调查，促使金属矿山的岩土勘察速度以及数据信息精度显著提高。在现代技术手段飞速发展的背景下，岩土工程作为我国建筑业的重要组成部分，应给予充分重视。及时更新工程地质勘察技术措施，才能更清楚地了解当地的地质情况，从而更深入地了解该地区的地形地貌。数字化勘察技术，是推进传统岩土工程勘查技术的进步的动力，更具科学性与高效性，能够推动金属矿山岩土勘察工作的向前发展。

1 数字化岩土工程概述

数字岩土工程勘测技术是传统勘察的升级版，这项技术集计算机技术﹑测绘技术﹑网络技术﹑数据库技术于一体组成的现代勘测系统。数字化岩土勘察技术的实现，有效地提高了数据采集﹑调查时长﹑数据分析的质量。数字化勘察是利用网络实现对勘察区的有效管理，结合现代勘察手段，计算机技术和图表文字等数据结合，为金属矿山的勘察提供数据支持，适合当前现代化时期对勘察技术的需求。高质量的地质数据分析帮助了勘察技术人员尽快找到可能影响施工过程的因素。再融入数字化的勘察技术，工作人员就可以在勘察时发现影响工程建设质量的不利因素，及时调整，科学合理使用施工材料﹑在保证工程质量的前提下节约工程开支。

2 传统岩土工程勘察技术的缺陷

2.1 勘察资料不全面

随着我国科技发展的进步，岩土工程勘察技术体系的更新率也有了很大的提高。各项技术的科学合理应用，提高了工程地质设计方案的科学有效性。因此，在地质勘探领域，测量部门的测绘精准度也明显提升。但在工程师﹑地质学家﹑测量员以及建筑设计师的实际工作过程中，会出现分离的情况，设计工作与地质调查工作分开。因此，工程设计人员在实际工作过程中很难通过对勘探人员提供的数据得到全面了解。

2.2 数字化地图和设计系统之间连通性不强

在岩土工作过程中，地形图是设计系统的重要基础内容，但由于传统岩土测量技术在实际应用中存在一定的技术缺陷，如测量数据不准确或测量结果不一致，将导致地形图在连接到CAD界面过程中，很难正确进行连接，因此技术人员在进行结构设计工作的过程中，需要对岩土测量数据重新进行数字化处理。在这样的背景下，这自然会对工程地质调查的效率和质量产生一定的影响，而在CAD设计系统的实际应用过程中，也很难充分发挥其优势。

3 数字化勘察技术应用于金属矿山的特征及优势

数字化勘察技术在应用于金属矿山的岩土勘察过程中，表现出了鲜明的高效性﹑安全性以及集群性。安全性体现在数字化勘察能够通过定向监测，对金属矿山岩土勘察的整个过程进行监管把控，能够及时发现金属矿山岩土工程中，存在影响施工的不良地质条件，而非在具体的施工中发现问题，重新制定施工计划，拖慢施工进程。安全性体现在数字化的勘察过程取代了传统的人工实地勘察，避免了在实地勘察过程中可能遭遇的安全问题。集群性体现在数字化勘察能够对数据库中的数据进行实时整理，以最快的速度将新获取的勘察信息与数据库中已经存在的信息进行集群整合。

金属矿山岩土工程勘察任务的完成，需要用到的数据类型较多，总量较大，例如：在进行金属矿山岩土工程勘察时，需要对目标金属矿山的地质条件﹑水文环境等各方面信息进行收集。为了对目标金属矿山的岩土条件是否符合进行工程建设的标准条件进行最终确认，勘察人员必须针对该金属矿山的岩土性质﹑地质构造特征等情况都进行严格的报告分析。数字化勘察技术的内核是通过数据库以及信息技术优化岩土勘察流程，实现岩土勘察的高效性与系统性。

数字化勘察技术相较于传统勘察技术，前者不但可以把有关目标勘察地区的各类地理信息﹑岩土信息进行系统性整合，使岩土勘察向流程化﹑体系化的方向推进，而且还能借助地理信息系统﹑地质条件建模技术等核心技术的同步使用，成功搭建地质三维模型，并运用地质三维模型及时发现岩土工程施工过程中不良地质条件，有效避免施工风险。

4 岩土工程数字化勘察技术的金属矿山的应用流程

4.1 建立数字化勘察模型

金属矿山的勘察任务较为琐碎﹑繁杂，而且其勘察结果必须满足较高的精确度标准。所以经常借助数字化勘察技术来完成金属矿山的勘察工作。具体的工作流程主要由建立勘察模型﹑虚拟勘察以及实际勘察共同组成[1]。

在数字化勘察技术应用于金属矿山勘察工作过程中，首要任务是完成数字化金属矿山勘察模型的搭建。运用搜集的基本地理信息以及已经勘察过的有关金属矿山的地理数据，联系应用模型，制成不能更改的信息资料，进而实现针对金属矿山岩土信息的深入研究。

模型搭建首先要着重参考金属矿山的实际地质环境信息，以具备基本地质条件信息作为前提条件，获取需要进行测点的初始数据，进而得到金属矿山的深层次岩土数据[2]。其次通过计算机制图技术把基础地质条件信息与初始测点数据相结合，转化为在研究金属矿山过程中需要用到的岩土资料或者图纸。CAD辅助设计是经常使用的计算机制图技术，能够加快具体工作进程，确保数据信息的准确度，能够达到数字化勘察技术应用于金属矿山中增加工作效率的目的。

4.2 虚拟金属矿山勘察

数字化勘察技术的内核，是对于研究区间基本地质信息的模拟，将研究区间通过数据库以虚拟图景的形式展现在计算机设备中。对金属矿山的岩土特征进行虚拟，应建立在已经完成的基本地质信息获取的前提下，也就是说，虚拟的完成只能针对特定的地理位置，若不具备地形信息，或者基本地理信息中的任何基本信息存在缺失，且无法实现针对金属矿山展开的岩土工程的虚拟[3]。要想达到虚拟金属矿山岩土工程勘察的目的，必须以获得基本地质信息，基础勘察数据作为重要前提。搜集有关金属矿山地理信息的基本资料，针对所要勘察的金属矿山的地层分布﹑地质构造情况展开分析。接下来仿真地层﹑地质，通过数字化勘察技术对仿真的地层﹑地质各项数据的相关性进行研究，保障最终的勘察结果不存在与实际地质规律相互矛盾的内容。

然后引入金属矿山具体的地理位置信息，搭建与实际研究场地相符度最高的虚拟场地，进而得到展开勘察任务过程中需要用到的所有资料[4]。最后借助对所研究金属矿山的场地虚拟技术，降低勘察金属矿山的困难程度，完成较为深入的金属矿山勘察任务。对金属矿山岩土工程进行虚拟是金属矿山研究过程中经常使用的勘察方法。借助虚拟技术能够高程度体现数字化勘察技术在金属矿山研究中的优势。针对金属矿山岩土环境进行虚拟，既提升了以往岩土工程勘察技术所能达到的准确度，又避免了以往在研究金属矿山中使用岩土勘察技术可能会带来的安全问题。

4.3 实际勘察金属矿山岩土工程

在完成金属矿山岩土工程的模型搭建后，应该通过数字化勘察技术展开对金属矿山的实际勘察工作[5]。借助数字化勘察技术迭代的应用模型，能够促使金属矿山的具体岩土环境通过文字信息﹑图纸等形式出现在具体的计算机设备中，应用模型的搭建使得针对金属矿山的岩土数据进行分析变得更加直观。但现阶段的模型只具备基本的信息资料，想要完成金属矿山岩土数据分析，需要实地勘察，完成进一步的数据采集。实地数据采集确保了数据的准确度，以及金属矿山岩土分析结果的可信度。

针对金属矿山展开实地勘察，需要满足各个勘察阶段对于金属矿山岩土勘察程度的需求，达到准确展现金属矿山地层分布﹑岩土性质等信息的目的[6]。虚拟模拟金属矿山岩土环境时，使用的数据准确度较低，可能存在部分偏差较大的数据，在进行金属矿山实地勘察的过程中，能够对虚拟场景模拟中的错误数据信息进行及时调整。当信息校正结束后，需要使用更正后的信息，搭建完整的具有概念性质的金属矿山岩土环境勘察体系，以实现金属矿山勘察任务管理与把控上的数字化。

在金属矿山的岩土勘察过程中，难免存在技术漏洞，金属矿山岩土勘察体系对于寻找勘察工作中的技术漏洞，保证勘察工作完成的准确度，获得岩土环境较为复杂的金属矿山，其基本岩土数据资料具有加速作用。若实际勘察工作没有达到行业标准，较为粗略，很多在实际勘察工作中被隐藏起来的不良地质条件，在后续的施工中也会逐渐显露。即便建筑的结构设计﹑施工质量都经过了严格控制，建筑依旧会因为不良地质条件的应力作用出现下沉﹑张裂等形变，会对人的生命财产安全产生巨大威胁。

5 数字化勘察技术的应用分析

5.1 边界约束重构的综合勘察技术的应用

运用边界约束重构方法时，必须优先完成对所要研究的金属矿山一定范围内的间断位置的地层结构分布情况以及地质构造变化情况的基本信息的分析，将搭建重构散点数据作为重要前提，运用三维三洋数据信息，完成针对金属矿山矿物质特征序列而展开的梳理工作[7]。借助边界信息标准差进行数据分析，能够显著提升金属矿山岩土工程数字化勘察效果。在标准差的具体计算公式A={x，μA(x)，VA(x)|x∈X}中，μA(x)与VA(x)共同构成了层位面重构的维数，对变量X的取值范围进行限定后，能够针对目标点K所处的位置，产生能够阐释其所处网格范围内的断面特点的解，计算公式如下：

在具体的计算过程中，Xi是数字化勘察技术的特征序列X的简单子样，T是网络节点的待插值点的补偿插值区间，能够通过对离散点的数据特点进行简单的整合分析，再借助收敛聚类特征判断公式，针对离散点的聚收状态做出准确判断。做出初步判断后，需要通过裁剪的方式，把金属矿山断层之中分布的金属矿物的固体颗粒，整体形态展开概述与分析，在具体的分析过程中，不能缺少对固体矿物颗粒的分类均值分析和方差分析。对矿物固体颗粒进行分类均值分析，方差分析的主要目的是对主要矿物的大致含量，矿物颗粒的大小进行确认，因此在计算分类均值和方差时，需要通过XRD方法对该金属矿山断层中，分布的金属矿物固体颗粒的自动聚类情况﹑出现的概率进行计算，避免因为自动聚类情况存在而引发的误差。完成上述计算过程后，针对金属矿山岩土层的勘察工作已经基本完成。

5.2 三角重构与数字化勘察的联合技术的应用

借助数字化技术针对金属矿山岩土勘察展开技术升级过程中，经常通过不规则三角网重构和数字技术之间的联合。在二者联合过程中，首先要通过Grid网格模型，完成针对金属矿山岩土而展开的不规则三角网重构，合理运用交叉点所能展现出的信息，进行针对存在于金属矿山岩土中的金属矿层，具体含量以及分布特点的研究，而且通过对网格线的具体参数波动状况的观察，还能够获取含有金属矿物的的岩土层关联位置，及发生变化的数据情况。在完成这些工作的基础上，还需要利用数字化勘察技术完成对金属矿山岩土的颗粒粒度特征计算，利用数字化重构完成信息处理。经过一些列的计算和数据整理，能够给获得数字化勘察过程中所需要的基本数据信息。运用数字化技术对基本勘察数据信息进行处理，能够完成目标金属矿山空间上的数据系统整合，然后以资源共享的方式，实现金属矿山勘察工作者的合力，对数字化勘察应用于金属矿山的整体过程展开优化，达到通过数字化勘察技术提高金属矿山勘察工作的效率的根本目的。

5.3 数字化测绘技术的实际应用

数字化测绘技术在具体的金属矿山勘测中，主要用于对传统地形图的优化与精细化。数字化测绘地形图通过对数字化测绘技术的实际应用，出色完成了对地形图的优化与精细化工作。数字测绘地形图借助数字化测绘技术，将金属矿山矿山的金属资源总量﹑经济发展状态以及生态等信息进行全方位的整理，在对整理过的信息进行综合性考量后，进行目标金属矿山坐标位置与实际地理位置的一一对应，结合各类信息，构建一个具有完整体系的运转机制。借助数字化测绘技术绘制出的地形图，不但能够最大限度的展现了金属矿山勘察过程中获取的数据，而且使得负责开发金属矿山的企业，在施工过程能够通过网络在数据库中的找到需要的信息。相较于利用传统测绘技术绘制的地形图，使用数字化测绘技术的测绘地形图，不但具有信息储存量大的特点，还节省了大量的人力工作，在传统的测绘制图中，主要依赖制图者根据勘察信息进行绘制，而数字测绘地形图输入信息后，能够自动生成地形图。总的来说，数字测绘地形图在金属矿山勘察过程中能够对国内金属矿山资源数据信息的收集与勘察过程中的信息展现，起到了非常关键的作用，增加了金属矿山的勘察效率。

5.4 信息数字化系统的应用

在金属矿山勘察的准备阶段，通过信息数字化系统设定能够帮助勘察人员快速提炼有效信息，完成针对金属矿山展开勘察工作的初步规划。进入金属矿山的资源勘察﹑数据信息收集阶段时，通过信息数字化系统能够得到准确度更高的数据信息。勘察者也可以借助信息数字化系统将所获取的金属矿山地质条件信息进行深层化。

虽然信息化数字系统在金属矿山勘探过程中能够起到非常重要的辅助作用，但是由于某些条件的制约，该系统并没有在我国的金属矿山勘察工作中大范围内投入使用，仅以研究的形式进行小范围内的应用，信息数字化系统的许多细节问题还有待完善，即便金属矿山信息数字化系统还处于试验阶段，但是其试验结果显示信息数字化系统在大范围内使用，将会起到难以估量的作用。

6 结语

综上所述，边界约束重构的综合勘察技术，三角重构与数字化勘察联合的技术，能够针对金属矿山岩土层的特质﹑具体金属矿物的分布情况，进行数字化勘察，提高了工作效率并且降低了传统金属矿山勘察过程中的风险。数字化测试技术的应用，提高了制图过程的自动化程度，更多的展现了金属矿山的地质条件及岩土信息，更具参考意义。信息数字化系统的应用，则提高了信息获取的速度与精度。总之岩土工程中数字化勘察技术应用于金属矿山，给矿山勘察工作带来了巨大便利。