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數(shù)字化技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用分析-礦業(yè)論文發(fā)表

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數(shù)字化技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用分析
趙加飛

摘要:目前巖土工程勘察市場格局中,占主導(dǎo)地位的勘察行為主體在技術(shù)方面的大的方向和原則上基本達(dá)成共識,各單位要進(jìn)一步提高市場競爭力,就要多從細(xì)節(jié)上下工夫,使自己提供的勘察成果更直接、方便地滿足設(shè)計的需要。隨著計算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展,巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)逐漸得到廣泛應(yīng)用。本隊針對巖土工程勘察手段措施進(jìn)行分析研究。
關(guān)鍵字:巖土工程 數(shù)字化勘察 數(shù)字化技術(shù) 應(yīng)用方法
引言
近年來,在巖土工程勘察市場格局中,占主導(dǎo)地位的勘察行為主體在技術(shù)方面的大的方向和原則上基本達(dá)成共識,各單位要進(jìn)一步提高市場競爭力,就要多從細(xì)節(jié)上下工夫,使自己提供的勘察成果更直接、方便地滿足設(shè)計的需要。巖土工程勘察在快速的發(fā)展過程中,不論是在體制還是在勘察方法、計算機(jī)輔助軟件、勘察報告編制等各方面工作都有了長足的進(jìn)步,并且還在在不斷優(yōu)化中。隨著計算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展,巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)逐漸得到廣泛應(yīng)用。對巖土工程勘察方法實施改進(jìn),逐步過渡到數(shù)字化勘察技術(shù),并推廣其廣泛應(yīng)用,這是勘察工程發(fā)展的必然趨勢。
1 巖土工程勘察的內(nèi)容
規(guī)范是進(jìn)行巖土工程勘察工作的依據(jù),對勘察工作的目的、任務(wù)、評價等均提出了詳細(xì)的、可操作的要求,巖土工程技術(shù)人員要重視對規(guī)范、規(guī)程的學(xué)習(xí),充分了解其要求。另外規(guī)范、規(guī)程中的條文說明,技術(shù)人員也要認(rèn)真研讀,條文說明中有豐富的信息,對于提高我們的理論水平及正確理解規(guī)范、規(guī)程具有重要作用。
1.1 查明勘察范圍內(nèi)場地原始地形、地貌,巖土層的成因、類型、深度、分布、工程特性和變化規(guī)律,分析評價地基的穩(wěn)定性和均勻性。查明埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、舊基礎(chǔ)、孤石等對工程不利的埋藏物及其分布范圍。
1.2 查明影響建筑場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用和特殊土的類型、成因、分布范圍、發(fā)展趨勢和危害程度,并提出相應(yīng)防治措施的建議。查明地下水埋藏情況、類型、補(bǔ)給及排泄條件,地下水位,水位變化幅度及規(guī)律;評價地下水對建筑材料的腐蝕性。對基坑工程還應(yīng)查明各土層的滲透性質(zhì),分析評價地下水的靜水壓力、動水壓力及浮托力的作用和影響;預(yù)估產(chǎn)生基坑突涌、流沙或管涌等地下水不良作用的可能性及危害程度,并提出相應(yīng)的防治措施建議;提供基坑施工降水的有關(guān)技術(shù)參數(shù)及施工降水方法的建議;提供用于計算地下水浮力的設(shè)計水位。
1.3 基坑工程還應(yīng)查明基坑周邊環(huán)境,提供基坑設(shè)計所需的巖土參數(shù),分析評價放坡開挖的可能性和基坑邊坡穩(wěn)定性,適宜選用的支護(hù)結(jié)構(gòu)類型及其穩(wěn)定性,基坑開挖與降水對地基變形、周圍建筑物和地下設(shè)施的影響。
2 巖土工程勘察的方法
隨著計算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展,巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。下面就與傳統(tǒng)勘察方法進(jìn)行對比,加以論述。
2.1 傳統(tǒng)巖土工程勘察方法研究
勘察資料過于地質(zhì)化。由于部門長期的條塊分割,勘察、設(shè)計分散作業(yè),加之巖土工程規(guī)范制定和新技術(shù)、新方法應(yīng)用的滯后,以及專業(yè)設(shè)置過細(xì),巖土工程本身的特殊性等原因,設(shè)計與勘察之間脫鉤多,使得勘察提供的巖土工程信息通常以設(shè)計人員難以理解的形式出現(xiàn),而且勘察也較難參與設(shè)計的全過程;設(shè)計人員也因知識的局限,很難深層次理解巖土工程勘察信息,因而勘察成果在設(shè)計中的轉(zhuǎn)化率較低,造成許多不應(yīng)有的浪費和損失 
數(shù)字化地圖與數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)間不夠貫通。地形圖是設(shè)計系統(tǒng)的底圖或稱基礎(chǔ)數(shù)據(jù),由于數(shù)字化地圖中的某些環(huán)節(jié)技術(shù)條件不成熟,與CAD設(shè)計軟件的接口不匹配,很難順利實現(xiàn)對接,設(shè)計系統(tǒng)不得不重新將勘察資料數(shù)字化,影響了設(shè)計系統(tǒng)CAD的推廣應(yīng)用!  勘察信息數(shù)字化程度低。
勘察部門提供的勘察信息往往以圖紙、表格、文字等形式為主,內(nèi)容上定性描述較多。這一方面造成設(shè)計人員對于勘察信息難于準(zhǔn)確理解,另一方面造成對勘察信息處理、利用上的困難。
2.2 數(shù)字化勘察技術(shù)研究
數(shù)字化巖土工程勘察是指應(yīng)用當(dāng)代測繪技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和CAD技術(shù),通過計算機(jī)及其軟件,把一個工程項目的所有信息有機(jī)地集成起來,建立綜合的計算機(jī)輔助信息流程,使勘察設(shè)計的技術(shù)手段從手工方式向現(xiàn)代化CAD技術(shù)轉(zhuǎn)變,作到數(shù)據(jù)采集信息化、勘察資料處理數(shù)字化、硬件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、圖文處理自動化,逐步形成和建立適應(yīng)多專業(yè)、多工種生產(chǎn)的高效益、高柔性、智能化的工程勘察設(shè)計體系。該技術(shù)體系用系統(tǒng)工程觀點,把勘察、設(shè)計的圖紙、圖像、表格、文字等以數(shù)字化形式存貯。
2.3 數(shù)字化勘察技術(shù)關(guān)鍵優(yōu)勢
巖土工程地質(zhì)建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面模型法的歷史較早,它的基本內(nèi)容就是通過精確的表示出工程地質(zhì)體的外表面來表示均質(zhì)地質(zhì)體的建模方法,也是目前廣泛使用的建模方法。表面模型法的數(shù)據(jù)來源是通過測點獲得的一系列離散的測點資料,包括測點的幾何特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù),然后利用數(shù)據(jù)解釋結(jié)果重構(gòu)地質(zhì)體界面。可以抽象為把一系列同屬性的點按照一定的規(guī)則連接起來,構(gòu)成網(wǎng)狀曲面片,進(jìn)而確定整個地質(zhì)體的空間屬性,有很多方法用來表示表面,常用的方法主要有數(shù)學(xué)模型法和圖示模型法,本論文主要討論圖示模型法。常用的圖示模型法有邊界表示法、規(guī)則格網(wǎng)法、等值線法、不規(guī)則格網(wǎng)法等,其中不規(guī)則格網(wǎng)法是本系統(tǒng)選用的模型表示法,將做詳細(xì)分析討論。
不規(guī)則格網(wǎng)法是將區(qū)域內(nèi)有限個點將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡(luò)。區(qū)域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內(nèi),如果任意點不在頂點上,則該點的數(shù)字屬性值通常通過線性插值的方法得到,所以TIN是一個三維空間的分段線性模型,在整個區(qū)域內(nèi)連續(xù)但不可微。有許多種表達(dá)TIN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的存儲方式,這里采用一個簡單的記錄方式是:對于每一個三角形、邊和節(jié)點都對應(yīng)一個記錄,三角形的記錄包括三個指向它三個邊的記錄的指針,邊的記錄有四個指針字段,包括兩個指向相鄰三角形記錄的指針和它的兩個頂點的記錄的指針;也可以直接對每個三角形記錄其頂點和相鄰三角形。每個節(jié)點包括三個坐標(biāo)值的字段,分別存儲X,Y,Z坐標(biāo)。這種拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點是:對于給定一個三角形,查詢其三個頂點屬性和相鄰三角形所用的時間是定長的。它在沿直線計算地形剖面線時具有較高的效率,當(dāng)然可以在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加其它變化,以提高某些特殊運算的效率。
對巖土工程勘察方法實施改進(jìn),逐步過渡到數(shù)字化勘察技術(shù),并推廣其廣泛應(yīng)用,這是勘察工程發(fā)展的必然趨勢,但是這其中還有一段很長的路要走,不僅僅是因為其中還有一些關(guān)鍵技術(shù)問題尚未完全攻克,而且我國目前在數(shù)字化勘察、勘探方面的專業(yè)人才也很匱乏,因此,必須加大數(shù)字化巖土工程勘察技術(shù)人才的培養(yǎng),并加快該技術(shù)的研究應(yīng)用,以真正實現(xiàn)巖土工程的數(shù)字化勘察的廣泛應(yīng)用。
3 數(shù)字化勘察技術(shù)的應(yīng)用
我們在進(jìn)行道路、橋梁、隧道的測量設(shè)計經(jīng)常遇到地形復(fù)雜交通不便的情況。如線路在丘陵山區(qū),經(jīng)常是各種樹木生長茂盛、溝壑縱橫,難以通視,傳統(tǒng)的測量手段很難解決,經(jīng)常令測量工作人員吃盡了苦頭。傳統(tǒng)的測量手段數(shù)據(jù)處理往往用手工方法記錄儲存,不僅數(shù)據(jù)顯得零亂,而且在數(shù)據(jù)后續(xù)處理中,往往手工處理,工作量大,容易出錯,測量數(shù)據(jù)不易校核。由于處理枯燥,需要耗費的重復(fù)勞動也就相當(dāng)多,內(nèi)業(yè)處理出錯率較高。
通過調(diào)查研究,在我國大多數(shù)單位在公路設(shè)計測量工作中采用的方法傳統(tǒng),速度慢、精度差,數(shù)據(jù)不易保存校核,所以難以適用當(dāng)前推進(jìn)公路建設(shè)自動化、信息化建設(shè)的要求。
采用現(xiàn)在傳統(tǒng)的測量方法存在許多弊端,例如測量數(shù)據(jù)多,易出錯,測量完畢不易校核和保存, 采用數(shù)字化地形圖可有效解決這一問題。采用專業(yè)數(shù)字化地形圖測繪,經(jīng)過處理后,可以滿足公路規(guī)范的需求,每條公路的地形圖可以形成永久保存的電子檔案,勘測成果在圖上一目了然,可重復(fù)利用,并可不斷補(bǔ)充調(diào)整。公路設(shè)計引入專業(yè)勘測的電子地形圖,勘測效率大大提高,勘測費用降低很多,勘測設(shè)計周期會大大縮短,而且數(shù)據(jù)精確,易于保存,數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入利用,免去人工錄入的繁瑣和失誤,可以重復(fù)利用,一舉多的,可以紙上選線、定線,測量數(shù)據(jù)可以視實際情況,隨時補(bǔ)充調(diào)整。測量成果可以直接與國家控制網(wǎng)轉(zhuǎn)化,以便與其他測量行業(yè)的數(shù)據(jù)共享。測量完畢或公路施工后能長久保存測量成果,并進(jìn)行校核,推進(jìn)公路測量的數(shù)字化進(jìn)程。
4 結(jié)束語
對巖土工程勘察方法實施改進(jìn),逐步過渡到數(shù)字化勘察技術(shù),并推廣其廣泛應(yīng)用,這是勘察工程發(fā)展的必然趨勢,但是這其中還有一段很長的路要走,不僅僅是因為其中還有一些關(guān)鍵技術(shù)問題尚未完全攻克,而且我國目前在數(shù)字化勘察、勘探方面的專業(yè)人才也很匱乏,因此,必須加大數(shù)字化巖土工程勘察技術(shù)人才的培養(yǎng),并加快該技術(shù)的研究應(yīng)用,以真正實現(xiàn)巖土工程的數(shù)字化勘察的廣泛應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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