基于数字化的岩土工程勘察技术探讨

2022-07-25李金城

大科技 2022年28期

成亮，李金城

（重庆市地质矿产勘查开发局107 地质队；重庆一零七工程勘察设计院有限公司，重庆 401120）

0 引言

确保岩土工程勘查的精确性，可以有效地改善建筑配套设施的质量。如果这些地质勘查的数据精确度过低，就会对建筑及其配套设施设计施工造成带来消极影响。所以，在具体的建筑施工作业过程，通过合理的岩土工程地质勘查，结合数字化技术来辅助岩土工程勘察工作，可以有效地改善岩土工程勘查的工作效率及工作质量。

1 基于数字化的岩土工程勘察技术概述

建设工程项目的数量日益增加，任何一个工程建造前，都必须对工程项目进行勘查，并利用勘察数据深入掌握工程现场的地貌状况和岩石类型，为建设工程施工单位提出必要的技术依据。我国不同地区地形条件千差万别，一些特殊性岩石类型较多，建设工程难度加大。所以必须通过进行大量岩土工程勘查工作，处理因各种地质问题所产生的严重环境影响，及时消除隐患，防止工程发生安全事故，保证建设工程的顺利。在岩土工程勘查过程中，重点针对岩块和土体开展勘查，具体岩土工程勘察过程如图1 所示。

图1 岩土工程勘察过程流程控制

数字化岩土工程勘查技术有着关键性意义，在岩土工程勘查中不断引进数字化模型，并融入数字化系统过程，能使数字化岩土工程勘查技术更加具有前瞻性、准确性。所谓现代数字化岩土项目勘察，是指利用测量技术、数据库系统、计算机网络通信技术和CAD信息等，通过电子计算机软件平台，将一个工程项目勘察的所有信息进行科学的整合，进而建立起综合的计算机辅助信息程序。正是这种现代数字化勘察信息，将以往的传统工作形式彻底改变了，并朝着CAD 技术方向发展，完成了数据采集的信息化、勘察资料的数字化、图文信息的自动化。另一方面，不同的地质条件对工程建设的承受能力与建设需求存在差异，建设工程应当以非破坏性建设为前提，保证整体工程的实施不会对地质环境带来长期的不利影响，岩土工程勘察是技术人员对现场实地踏勘的重要前提，通过对地质环境与实际工程的符合性进行分析和评价，对工程进行调整，以满足工程的安全性与稳定性建设。数字化岩土勘察技术通过将地质条件与建设内容的信息数字化后进行储存、处理和分析，从而提高地质评价的准确性[1]。

2 基于数字化的岩土工程勘察技术特点

2.1 动态化

在岩土工程勘察中运用数字化技术，可以说是时代发展的要求，同时也是该行业整体发展的必然趋势。利用数字化技术来构建勘察系统，能随时随地勘察，使岩土勘察工作的动态化特点得到提高。除此之外，合理的数字化技术与监控技术的融合，可实现各项信息的实时跟踪，及时发现和处理隐患。在具体进行岩土工程勘察的时候，大部分数据往往是会变化的，整体规划的改变以及场地经过人为平整等原因导致地形测绘与实际钻探时存在差异。所以在目前的岩土工程数字化技术应用过程中，所采集到的数据会以动态的形式呈现。建筑工程项目的规模也在逐渐扩大，所涉及的数据信息量也越来越多。除此以外，传统的研究技术手段非常容易受到气候、地形地段、设备等条件的干扰，从而影响工作效率，阻碍了岩土工程的进展。岩土工程数字化技术在岩土工程勘察中的有效应用，大大的提高了动态化数据勘察的工作效率。并且结合互联网信息技术可以快速高效的将采集到的动态数据信息上传到相应的处理系统，这样一来相关的技术工作人员就可以根据这些数据对建筑工程项目进行合理规划，提高工程的稳定性。

2.2 安全性

数字化的发展使人类信息传递模式发生变革，可以通过应用静态监控方式提高数据安全防护工作质量。使用者透过在静态的程序下进行扫描数字操作系统，将可以准确找到数据库系统中的恶意代码，并即时跟踪相关信息。在静态监测扫描完毕后，信息系统会及时地向使用者传送异常信号和安全隐患信息，并协助使用者进行安全防范。经过实践证明，进行动态检测和静态监测的融合，可以使数字化工程技术的优越性得以进一步发挥，从而使得数字化的岩土施工勘察技术精确度更高。高速的网络传输速度不仅给人们的生活带来了便利，也给信息的访问和传输带来了泄露的风险，因此，在对数据信息进行采集的时候注意信息传输的安全性非常关键。

2.3 集群性

集群性是数字化岩土工程勘察技术最基本的特点。多功能化是该项的关键，用分布方式进行日常资料检查，但会随着问题程度的增加使勘察难度增加。为更好的推动工作实施，还需要在集群性阶段进行平台扩展，以有效应用计算机系统[2]。该模式的主要工作原理是运用多个子系统来统一管理建筑工地上所采集到的相关数据信息，从而可以有效地避免系统运行带来的风险。在数字技术的具体应用中，分布式处理模式以及集中式处理模式都是两种较为常见的处理技术。就分布式处理模式而言，在建筑工程施工的时候，把建筑工地划分为几个区域，将每个区域中所勘察到的数据在该系统中集中处理，并且分布式处理模式，还能较好的进行整体管理。

3 岩土工程勘察技术现存问题

在岩土工程勘查中，因为勘查单位通常采用分割条块的形式开展施工作业，使得工程勘查施工作业常常需要分散进行，而对于在岩土工程勘查方面的标准建立以及新工艺技术的运用发展也相对迟缓。加之工程勘查领域自身设置的相对细化，特别是由于岩土自身的特殊性，极大的造成了工程设计和勘查之间存在脱节的状况，从而导致了工程设计部门往往无法掌握工程勘查人员所提交的资料，而工程勘查技术人员也就无法参与到整个施工作业当中[3]。工程设计技术人员也因为本身专业技术的限制，要想转换工程勘查结果为设计工作所需要的资料较为困难。究其根源，主要还是因为工程勘查技术人员所提交的资料存在着地质化强的问题，而也就难以实现资料的转化和设计作业的高效开展。

尽管目前计算机辅助设计技术已应用到岩土工程勘察设计工作中，服务功能日益完善，但鉴于各种原因，在一些地方岩土工程勘察数据的数字化水平仍较低，面临着多种问题。例如部分单位所使用的传统岩土工程勘查设计软件系统功能太过简单，与CAD 工程设计软件系统的界面相符性较低，也会影响工程设计中CAD 的系统效能[4]。还有的单位更未引进GIS 软件系统，使得每个传统岩石勘查工程项目都形成了孤立的项目单位，缺少数据共享，也无法对在较大面积的实际工作范围内的构造情况作出总体评价。此外，工程项目内部资料整理岗位缺少人才，也会严重影响岩土勘察工作。除上述问题外还有数字化地图和数字化设计软件系统间接口不配套，各种软件系统间信息的传输没有沟通。勘查单位所出具的勘查报表内容以图画、数据、图像的表现形式居多，信息的定性描述过多，也导致工程设计人员对勘查资料难以正确掌握，又造成对勘察信息处理、利用上的困难。总结起来大致为项目施工现场环境恶劣，不适宜于高精密电子仪器作业，客观上影响了精密电子产品的使用。

4 基于数字化的岩土工程勘察技术应用

4.1 分析数字化建模方式

一般情形下，利用数字化手段需要建立起一种全新的模式，最常见的模式就是表面建模，这种方法在很早以前就出现过。但是为了可以对离散点的资料进行更为精确的观测，从而得到相关的数值结果，透过使用这种数据分析架构，就能够完成对地质体截面的更进一步建构。由于可以比较精确的获取物地质体的表面空间属性，所以必须选择更多的方法。比较常用的方法有数字模型法，甚至是图示模型法等，将会提高运算效果。除表面建模技术以外，工程技术人员还能够利用地质模型技术（图2）对待所测定范围内的三维地貌加以确认，并由此增强了勘察报告的精细性，使其在后续应用中起到了更大的效果。首先，通过合理运用地质建模技术，能够提高了数据信息资料的集成效能，从而使得岩土工程勘测报告可以在设计与施工过程当中起到更大的作用，克服了传统岩土工程勘测技术中出现的各种问题，彻底改变数据资料不能使用的问题，使得勘测作业的使用价值得以提高。其次，通过合理运用地形建模高新技术，可以提高正射影像图的合理性与精确度。技术人员还可以利用图像处理软件对正影像图形进行加工处理，并由此得到三维图像底图，使岩土工程勘查工作得以更深入。不难看出，地形建模科技是工程数字化过程中至关重要的技术手段之一，它可以全面提高岩土工程勘测工作的水平和工作效率，为今后建筑设计与工程施工奠定了扎实的科技基础。

图2 地质模型技术

4.2 构建数字化系统

在工程勘察过程中，最主要的利用数字化信息技术的方法便是设计数字化信息系统。在设计数字化信息系统时，由于需要充分整合许多有关的现代化科学技术手段，如计算机系统和信息技术等，因此需要科学合理的把各种信息技术集成在一起，并以此为主要方法，形成一个更加符合工程实际需要的数字化体系，使之可以在岩土工程的勘查工作中更加合理的发挥作用。详细而言，运用数字化信息技术如数据库系统等能够更好的分析数据处理，在工作中整合有关的数据，更有效的提升施工效果，最大化地使用有关信息技术，使岩土工程施工良好的开展。这既可以减少不必要的工作环节，增加工程勘查的准确率。在应用数据库的处理过程中，唯有做到数据处理技术的多样性，方可同时适应各种条件下的工作需要，从而提高了数字化技术的现实使用价值。

4.3 规范数字化岩土勘察工作

根据行业来分类，岩土勘查大致有公路、工民建以及铁道和航空运输等，不同行业都有着自身的勘查标准。在实际施工活动中，勘察设计院都有着自身的成图数字化软件和体系，但在不同时期或相同的区域中，同一产业或不同业务单位对岩土工程勘查结果在数字化方面的需求、程序、流程等方面，都有着很大不同。这些前提都直接造成了同行业标准化环境下产生的结果都很难与现在的标准化设计环境衔接[5]。所以，对各个行业的岩土勘查工作在结果数字化方面必须采用统一的技术规范，并委托唯一组织单位及人员对勘查结果的数字化软件和程序进行统一编写，并广泛聘请了社会各界人员加入其中，在此基础上编写出了一套统一的勘察结果数字化编程软件系统，由各个行业和单位在实际应用时进选用与本行业或本单位情况相适应的规范进行，即使使用了相应的勘察方法也能够获取一定的参数，并与现行设计化编程软件系统耦合，这样就能够对勘查结果实现更有效的运用，进而带动了勘查工程生产质量的整体提升。