数字化技术在岩土工程勘察中的应用分析

2024-05-16孙歆硕

城市建设理论研究（电子版） 2024年12期

孙歆硕

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随着科技的不断进步，岩土工程勘察工作也逐渐实现了数字化发展。这一趋势的出现，极大地推动了传统岩土勘察技术的快速发展和进步。在岩土工程中，信息、水务等物资的勘察工作显得尤为关键和重要。这些物资的勘察需要实时进行，以确保勘察数据的准确性和可靠性。而随着现代化技术的灵活运用，勘察数据的获取变得更加便捷，同时也为勘察数据的稳定性提供了保障。数字化勘察数据的出现，不仅为岩土工程的施工提供了数据支撑，还使得相关数据能够被更加方便地存储、管理和应用。数字化勘察数据的稳定性和可靠性也得到了极大的提高[1]。

1 岩土工程勘察工作概述

随着社会发展速度的加快，勘察工作面临着越来越多不同类型的地质问题。为了确保勘察工作的整体质量和效率，勘察人员需要提升勘察技能，全面详细地调查和分析勘察现场周边环境。岩土工程对勘察工作的要求十分高，因此勘察人员需要全面详细地分析和研究岩土工程的建设要求，并了解和评估现场的地质条件等相关信息。仅凭经验和感觉进行勘察工作已经无法满足现代社会和工程建设的需要。在勘查报告中，勘察人员需要结合实际情况，综合评估差异化的地质情况对岩土工程施工所产生的不良影响。只有这样，才能提出合理可行性建议，对工程施工方案进行优化。这些建议和方案需要基于勘查报告中的数据和分析结果，并结合勘察人员的经验和专业知识。

2 数字化技术在岩土工程勘察中的应用意义

2.1 提升数据安全性

数字化勘察在岩土项目中的应用越来越广泛，它可以整合各项工作，使施工过程更加流畅。数字化勘察可以将现场勘察数据实时共享，与项目设计充分结合，同时提升数据保密程度。这使得施工过程更加高效，并且可以减少勘察和设计之间的冲突。数字化勘察还具备安全监测功能，可以自动暂停操作并向系统中心发送报告信息，降低数据风险。这使得施工团队可以更加安全地进行勘察和设计工作，同时减少数据丢失和泄露的风险。数字化系统还需要增加操作权限，根据用户身份提供差异化的使用模块，进一步保障信息安全性。这使得系统可以更好地控制访问权限，避免敏感数据被未经授权的人员访问。同时，数字化系统还可以根据用户的身份和需求提供个性化服务，提高工作效率。

2.2 提升数据处理效率

岩土项目的开发效益与勘察结果质量相关，这意味着勘察是岩土工程项目中至关重要的一环。前期设计与后期建设需要依据勘察结果开展工作，因此，勘察结果的准确性和全面性是保障工程质量的关键。为了实现这一目标，技术员需要借助GIS建立岩土结构3D模型，并更新参考内容。数字建模能够降低勘察难度，为项目方提供动态模型，确保准确且系统地了解现场情况。为了实现全方位、全天候管控，相关单位应配备专业探测装置和远程视频控制设备。这些设备可以帮助监控现场情况，及时发现问题并进行处理。此外，数字建模技术还可以帮助项目方快速响应现场变化，及时调整方案，提高项目的执行效率。岩土工程项目的成功建设不仅需要准确可靠的勘察结果，还需要确定切实可行的设计方案。只有在确定了可行的设计方案后，才能为后续工作的高效开展奠定基础[2]。因此，在完成勘察工作后，项目方应该充分考虑勘察结果，制定出适合项目的设计方案，并逐步推进后续工作。

2.3 提升信号转化速度

在场地勘察工作中，需要对场地地质条件信息进行统计整理，并转换成可用的资料文件。然而，这一过程耗时耗力，且容易出现遗漏问题。为了提高勘察效率，引入数字化手段已成为必要的选择。数字化手段可以通过自动化和计算机技术，将大量勘察信息快速处理并转换成可读信息。例如，利用简单编程技术，可以将勘察信息转换成可读信息，并生成勘察报告。这样，不仅可以减少人力成本，还可以提高勘察结果的时效性和信息资源利用效率。此外，数字化手段还可以通过基于常规绘图工具的快速调整技术参数，提升勘察结果的时效性和信息资源利用效率。通过对各区域土质及构成加以分析，可以如实反映不同区域所存在的区别。这样，可以更快速、准确地了解场地的地质特征，并针对性地进行勘察工作。

3 岩土工程地质勘察数字化技术的应用

3.1 地方域数字化

岩土工程力学信息中包含地理信息，地理信息系统是地质勘查的核心要素。地方域数字化是基于网络信息技术下的WebGIS，具有多门类学科的理论支撑，通过计算机信息系统等对数字信息进行处理与储存，保证图文信息分析管理更加高效与科学。地方域数字化相比于传统岩土工程勘查技术具有显著优势，能够满足岩土工程勘察设计内容繁杂、形式多样的特点，为岩土工程的设计与方案的规划提供全面的信息支撑。地方域数字化的优点不仅在于它可以更好地处理和储存数据，还在于它可以提供更好的数据分析和管理功能。这对于岩土工程来说非常重要，因为岩土工程的勘察设计内容非常复杂，形式也非常多样。地方域数字化可以使这些内容更加高效和科学地进行处理和分析。此外，地方域数字化还可以提供更好的可视化效果，使得数据分析更加直观和易于理解。另外，地理信息系统在采集数据的数量和质量上具有明显优势。它可以辅以强大的空间分析功能和可视化操作效能，为岩土工程勘查技术的发展奠定良好的技术基础。通过地理信息系统，可以更加全面和准确地了解地质环境，从而更好地规划和设计岩土工程方案。

3.2 应用BIM技术

BIM技术是建筑信息模型，它可以在建筑设计、施工建设、竣工、装饰等阶段进行建设信息集成应用的技术。它能够将各类信息整合在3D模型中，促进项目实践中的信息共享，突出各类项目中数据分析的价值。在岩土工程勘察中，传统的勘察多采用点状钻探手段，这种方法无法全面揭露工程场地地质条件，导致设计施工过程中存在异常。因此，利用BIM技术，综合钻探及物探成果，构建岩土工程的3D地质模型，模拟岩土勘察区域的岩土体情况，直观描述岩土体分布特征、展现地下水动态，是非常必要的。BIM技术在岩土工程勘察中的应用，可以使勘察工作更加精细化和高效化。传统的勘察方式需要耗费大量的时间和人力，而且难以获得准确的数据，因此会对工程建设产生影响。但是，通过BIM技术，可以快速地获取数据，并且能够进行更加精确的分析，从而为工程建设提供更加可靠的基础数据。除了BIM技术，云GIS技术也可以在岩土工程勘察中发挥重要的作用。云GIS技术可以解决密集型地理信息数据高性能计算的问题，应用于岩土工程勘察活动中，能够应对现场外业无法及时计算的痛点，满足数据核算需求。云GIS技术可以在勘察过程中实现数据的实时采集和处理，从而提高勘察的效率和准确性。

3.3 构建数据库系统

数字化勘察是现代化勘察的一种重要方式，它将传统勘察工作数字化，运用计算机技术进行数据存储、处理、分析和管理，提高了勘察工作的效率和准确性。而数据库作为数字化勘察的核心，对于勘察工作的顺利开展至关重要。在数字化勘察中，数据库存储多种要素类型，为设计和施工提供参考。这些要素类型包括岩土数据、地质数据、地形数据、环境数据等。这些数据在勘察过程中被收集、整理、存储，可以为设计和施工提供参考，为后续工作打下良好的基础。同时，数据库也有快速筛选并分析岩土数据，获取多项信息的功能。在传统勘察中，筛选数据需要耗费大量的时间和精力，而数字化勘察可以通过数据库快速筛选数据，提高工作效率。在数据分析方面，数据库可以提供多维度的数据分析，帮助工程师更好地了解数据的特征和规律。数字化勘察的关键是建立概念模型，而数据库作为数字化勘察的核心，也需要建立相应的数据库概念模型。通过建立数据库概念模型，可以更好地理解和描述数据之间的关系，保证数据的一致性和准确性。建立数据库也是数字化勘察的关键步骤。数据库包括初始数据、中间数据和最终数据。初始数据是从现场勘察中获取的原始数据，中间数据是经过处理和加工的数据，最终数据是可供使用的数据。建立数据库可以保证数据的完整性和准确性，为后续工作提供可靠的数据基础[3]。

3.4 多元数据感知及物联网技术应用

随着城市化进程的加速，建筑工程的需求量也呈现出快速增长的趋势。然而，软土地区的地质条件较为复杂，其地基承载能力和稳定性也存在较大的风险。为了保障工程的安全和质量，科学、准确地了解地下情况成为了必要的前提。而在这一过程中，物联网技术的应用显得尤为重要。为了更加准确地了解软土地区的地下情况，常用的勘察手段包括静力触探、十字板等原位测试技术。这些技术可以为后续的工程设计和施工提供必要的数据支撑，但是如何将这些数据快速、准确地传输和展示也成为了一项重要的挑战。这时，物联网技术的应用就可以发挥其独特的优势。通过5G网络实时定位和无线传输，物联网技术将静探、十字板数据在Web端进行共享展示，不仅提高了数据的周转效率，还可以有效地防止数据失真，提高工作效率。另一方面，在实验室固结、剪切等试验过程中，大量采用传感器自动感知技术进行数字化采集、判断和平台物联展示。这些传感器可以将试验数据自动采集并传输到云平台，实现数据的实时共享和展示，不仅可以提高实验效率，还可以保证数据的准确性和完整性。而在建筑工程的实际施工过程中，往往需要对基坑、矿山等地方进行实时监测，以及对周边环境的影响进行评估。这时，采用MEMS传感器、无线传输、边缘计算物联感知技术建立云平台，实现监测数据的智能化剔除异常数据与分级预警，就可以有效保障基坑、矿山及周边环境安全，规避和降低风险。

3.5 建立数字化模型

数字化建模在现代建筑工程中发挥着重要的作用。它基于计算机技术，将前期勘测的数据转化为3D模型，为后期建筑工程施工提供参考。数字化建模的构建过程受到各种变量的影响，因此科学管理数据变量可以达到预测地质工程的目的。在建立数字化模型之前，需要对地质勘查所得数据特征进行详细说明，包括具有明显价值的特征，特别是较为关键的数据特征。这些数据特征与建模的精度和准确性密切相关。只有在对数据特征有充分的了解之后，才能进行数字化建模。在进行具体的建模之前，需要对模型数据库进行相关设计。这个过程可采用大数据信息处理手段对数据库进行概念设计，使数据之间建立实体联系。这样可以确保数据的有效性和准确性，并且能够满足不同项目的需求。数字化建模在现代建筑工程中的应用越来越广泛。通过数字化建模，可以更好地预测地质工程的情况，提高施工效率和工程质量。数字化建模的技术和方法也在不断地发展和改进，为建筑工程的发展提供了重要的支持。

4 提升岩土工程地质勘察数字化技术的应用措施

4.1 建立完善的岩土工程勘察管理制度

勘察管理制度重视不足导致勘察质量不达预期水平，这已经引起了人们的关注。很多勘察部门甚至没有建立完善的管理制度，这是一个严重的问题。因此，勘察单位需要建立完善的管理制度，以科学的管理体系规范勘察工作，提高勘察质量。为了确保勘察工作的质量，可以建立岗位责任制，明确工作内容和职责。这样可以提高责任意识，减少人为操作失误，从而提高勘察工作的准确性和可靠性。同时，加强落实监督制度，定期检查勘察工作进度和实际情况，提高勘察工作的规范性。

4.2 制订科学合理的勘察技术方案

岩土工程勘察对于建筑工程的安全和可靠性至关重要，但是其成效却受到勘察技术方案的适用性、可行性以及勘察工序的合理性和衔接性的影响。因此，为了确保勘察工作的质量和效率，需要全面研究分析勘察区域的地质、地貌、含水量、地基渗透性等因素，结合实际情况，制订适用性高、可行性强的勘察技术方案。制订勘察技术方案不仅需要考虑技术方面的可行性，还需要保证各个勘察工序之间的协调统一，以提高勘察工作的质量和效率。只有这样，才能确保勘察单位的经济效益和社会效益最大化。在制订勘察技术方案之后，还需要组织行业专家进行多方论证审核。这样可以及时发现方案中的不足和缺陷，优化完善勘察技术方案的质量，从而确保勘察工作的顺利进行。

4.3 构建专业勘察队伍，重视人才培育及引进

近年来，由于人为因素的干扰，工程地质勘查工作受到了一定的影响，因此需要采取措施来加强管理与改进。其中，制订科学的人才招募方案是其中的一项重要措施。最好通过公开的方式挑选适合工程要求的人才，以确保勘测队伍的专业性和能力。同时，建设一支专业的勘测队伍也是非常必要的。每个成员都应达到职业要求，参加工作并不断学习提升自己的工作水平。这样，建立一个专业的勘测队伍可以在施工过程中发现问题并及时处理，防止对工程的进展造成不利影响。除此之外，建立激励机制也是非常重要的。鼓励员工主动沟通、工作认真、细致地分析各种危险因素，并始终把提高岩土工程勘察的质量作为核心。通过这种方式，可以激发员工的积极性，提高他们的工作质量和效率。

4.4 合理安排勘察工作

首先，合理安排工作是勘察工作的基础。勘察工作的安排需要考虑诸多因素，包括时间、人员、资金、技术等方面，只有在这些因素的合理平衡下，才能保证勘察工作的顺利进行。其次，加强勘察作业管理规范的制定健全能够确保勘察工作的规范化、标准化。勘察作业管理规范可以包括勘察流程、勘察标准、勘察报告等方面，只有规范统一的管理制度，才能让勘察工作顺利进行。最后。选择合理的勘察技术方法是勘察工作中至关重要的一环。不同的勘察技术方法适用于不同的场合，选择合适的勘察技术方法，既能提高勘察效率，又能保证勘察结果的可靠性，对于工程建设的后期设计和施工都有着重要的意义。