摘要：本文從當(dāng)前巖土工程勘察數(shù)字化存在的不足入手，從五個(gè)方面簡(jiǎn)要探討了如何實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)的方法步驟，對(duì)于巖土工程數(shù)字化勘察技術(shù)的研究及應(yīng)用有一定參考作用。

　　關(guān)鍵詞：巖土工程;勘察;數(shù)字化

　　Abstract: this article from the current geotechnical engineering of digital deficiency, from five aspects, it discusses the how to realize the geotechnical engineering methods and steps of digital technology, for geotechnical engineering survey technology digital research and application of a certain reference function.

　　Keywords: geotechnical engineering; Reconnaissance; digital

　　中圖分類號(hào)：D918.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　一般巖土工程信息，包括地形地貌、地下水位置、斷層、底層界面以及各種物探、化探資料，均是直接從野外測(cè)量或用于某一工程設(shè)計(jì)，在工程完成后，這些資料即被置之一旁，即使日后再被利用也只是一些離散數(shù)據(jù)，技術(shù)人員很難直接利用其再去分析工程地質(zhì)參數(shù)的分布規(guī)律。且傳統(tǒng)的巖土工程資料分析及解釋往往局限于靜態(tài)的、二維的表達(dá)，直觀性較差，不能很好地揭示空間變化的規(guī)律，不能滿足工程的空間分析要求。因此，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及勘察技術(shù)手段的完善，如何有效地采集、存儲(chǔ)、管理、利用、交流各巖土工程勘察項(xiàng)目中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，成為當(dāng)今巖土工程勘察中的一個(gè)重要課題，筆者對(duì)此略談己見。

　　1數(shù)字化巖土工程勘察概述

　　所謂數(shù)字化巖土工程勘察，即是應(yīng)用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及CAD技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)及其軟件，把一個(gè)工程項(xiàng)目的所有信息(勘察、設(shè)計(jì)、進(jìn)度、計(jì)劃、變更等數(shù)據(jù))有機(jī)地集成起來，建立綜合的計(jì)算機(jī)輔助信息流程，使勘察設(shè)計(jì)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(dòng)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(jì)體系。該技術(shù)體系用系統(tǒng)工程觀點(diǎn)，把勘察、設(shè)計(jì)的圖紙、圖像、表格、文字等以數(shù)字化形式存貯，供各專業(yè)設(shè)計(jì)使用，達(dá)到快速、高效、準(zhǔn)確的應(yīng)用勘察成果目的，大幅度降低由于勘察成果的低效使用引起的設(shè)計(jì)變更，及其他工程質(zhì)量問題，有效的節(jié)約社會(huì)成本資源。

　　2當(dāng)前巖土工程勘察數(shù)字化存在的不足

　　當(dāng)前，隨著3S技術(shù)的發(fā)展與集成，促使巖土工程勘察進(jìn)入到以數(shù)據(jù)庫為核心的勘察設(shè)計(jì)一體化產(chǎn)業(yè)體系，但值得注意的是，雖然目前計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)已廣泛應(yīng)用于巖土工程勘察設(shè)計(jì)中，功能日益完善，但由于種種因素，一部分地區(qū)巖土工程勘察數(shù)據(jù)的數(shù)字化程度相對(duì)較低，仍存在一些問題，如，由于部門長(zhǎng)期的條塊分割，勘察、設(shè)計(jì)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(jì)與勘察之間脫鉤多;設(shè)計(jì)人員也因知識(shí)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(jì)中的轉(zhuǎn)化率較低，造成許多不應(yīng)有的浪費(fèi)和損失;數(shù)字化地圖與數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)間接口不匹配，不同軟件之間數(shù)據(jù)的傳遞不夠貫通;勘察信息數(shù)字化程度低，勘察部門最終提交的勘察報(bào)告中以圖紙、表格、文字等形式為主，內(nèi)容上定性描述較多，既造成設(shè)計(jì)人員對(duì)勘察信息難于準(zhǔn)確理解，又造成對(duì)勘察信息處理、利用上的困難。如上問題的存在，原因概括起來主要為：一是施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣。勘察工程施工現(xiàn)場(chǎng)多為粉塵、泥漿等不適合高精密電子儀器作業(yè)的惡劣環(huán)境，客觀上限制了PDA、筆記本電腦及精密電子設(shè)備的應(yīng)用。二是部分單位采用的傳統(tǒng)巖土工程勘察設(shè)計(jì)軟件功能單一。一些單位在勘察數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理及制表制圖方面功能比較完備，但與CAD設(shè)計(jì)軟件的接口匹配性低，影響了設(shè)計(jì)CAD的系統(tǒng)效率，有的更未引入GIS系統(tǒng)，使每個(gè)巖土勘察項(xiàng)目成為孤立的項(xiàng)目單元，料缺乏共享性，沒有相互印證的作用，無法對(duì)較大規(guī)模的區(qū)域內(nèi)的構(gòu)造進(jìn)行總體評(píng)估。三是由于室內(nèi)資料整理缺乏專業(yè)人才，影響了后期資料的整理工作，結(jié)果往往是工程結(jié)束后，技術(shù)人員將資料裝盒歸檔后即束之高閣，導(dǎo)致很多項(xiàng)目的寶貴資料失去了與相鄰項(xiàng)目的資料進(jìn)行對(duì)比的價(jià)值，技術(shù)人員對(duì)于計(jì)算機(jī)的處理水平，尤其是在GIS和數(shù)據(jù)庫方面的操作水平有待提高。

　　3巖土工程勘察數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)

　　由上述可見，目前巖土工程中勘察與設(shè)計(jì)分離、設(shè)計(jì)軟件功能不完善等問題較為突出，而要解決這些問題，迫切需要建立一體化的體系。所謂一體化，即是將一些分散而多種多樣的要素或者單元合并組合成為一個(gè)更加晚上或者協(xié)調(diào)的整體，在巖土工程勘察設(shè)計(jì)中，一體化通常認(rèn)為是將不同的學(xué)科結(jié)合起來的一種方式，這種方式有助于建立一種全新的分析過程。巖土工程勘察一體化系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)(GIS)、計(jì)算機(jī)圖形、數(shù)據(jù)庫、地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、地質(zhì)建模、AutoCAD及Word自動(dòng)化等，其特點(diǎn)是勘察、設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)使用計(jì)算機(jī)作業(yè)，勘察階段為設(shè)計(jì)階段，上道工序?yàn)橄碌拦ば蛞约案鲗�業(yè)工種間提供接口數(shù)據(jù)文件以使數(shù)據(jù)傳遞流暢。而要實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察設(shè)計(jì)的一體化，首先應(yīng)該實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察數(shù)字化，巖土工程勘察數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)一體化的先決條件。要實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察數(shù)字化，具體如下：

　　3.1分析巖土工程勘察對(duì)象的基本特征

　　巖土工程勘察對(duì)象構(gòu)造的規(guī)模、起因、結(jié)構(gòu)、形態(tài)差別較大，但所有復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造都能抽象為點(diǎn)、線、面、體四種元素的集合。任何地質(zhì)對(duì)象在空間上都占有一定的范圍及位置，有一定的形態(tài)和性質(zhì)特征，且與其他地質(zhì)對(duì)象間存在一定的空間聯(lián)系。因此，地質(zhì)對(duì)象的基本特征可歸結(jié)為空間特征、屬性特征和空間關(guān)系特征三個(gè)方面。

　　3.2 分析巖土工程勘察建模的依據(jù)

　　巖土工程地質(zhì)模型是人們對(duì)客觀事物認(rèn)識(shí)的精煉和圖示化。建模最基本的依據(jù)是觀點(diǎn)及理論基礎(chǔ)。這里推崇巖體巖土工程力學(xué)，其核心觀點(diǎn)就是巖體，結(jié)構(gòu)面起主導(dǎo)作用，軟弱巖層(軟巖)起著起始變形與突破的作用。結(jié)構(gòu)面類型較多，性狀復(fù)雜，不僅有軟硬之分，還有大小之分和分布上的隨機(jī)性。

　　3.3 明確巖土工程勘察建模的過程

　　一是工程變量預(yù)測(cè)。巖土工程地質(zhì)建模的主要目的之一就是預(yù)測(cè)一個(gè)或多個(gè)工程地質(zhì)變量的空間變化。在工程地質(zhì)中，變量則是地層、構(gòu)造、斷層等的空間分布特征及其物理力學(xué)性質(zhì);在污染評(píng)價(jià)中，變量是土壤或地下水的污染程度;在礦產(chǎn)評(píng)價(jià)中，變量是礦石品位;在地下水研究中，變量是水動(dòng)力參數(shù)，如水流速度。對(duì)某些研究區(qū)域的相關(guān)地質(zhì)變量由于不可能進(jìn)行連續(xù)的量測(cè)，往往取一些有代表性的點(diǎn)，然后再利用各種不同的預(yù)測(cè)技術(shù)，來推測(cè)出整個(gè)研究區(qū)域的該地質(zhì)變量的空間變化規(guī)律。二是巖土工程地質(zhì)特征解釋。一般包含條件化及離散化兩方面，即以巖性或巖土類型等控制特征為條件，將工程地質(zhì)信息進(jìn)行離散化，從而確定工程地質(zhì)邊界和相關(guān)特征描述。

　　3.4 基于GIS的巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

　　一是巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計(jì)。巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫管理作為巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，是一個(gè)數(shù)據(jù)密集、處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用問題，為了能獲得反映信息世界的概念性數(shù)據(jù)模型，將與實(shí)體和聯(lián)系相關(guān)的功能與行為剝離出來，僅從現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的數(shù)據(jù)側(cè)面來建立模型即研究數(shù)據(jù)對(duì)象與屬性及其關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上建立相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)。二是數(shù)據(jù)庫建立實(shí)現(xiàn)。巖土工程一體化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有三類：用戶輸入的原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)生成的中間數(shù)據(jù)及最終數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)由測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)組成，而測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)又由測(cè)點(diǎn)幾何屬性數(shù)據(jù)(位置)和測(cè)點(diǎn)信息屬性數(shù)據(jù);中間數(shù)據(jù)包括根據(jù)原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等，根據(jù)這些模型可以生成用戶需要的各種圖件，還可以進(jìn)行各種信息查詢操作;最終數(shù)據(jù)種類繁多，主要是根用戶需要由中間數(shù)據(jù)生成，包括圖形資料和文檔資料(如地質(zhì)勘察報(bào)告等)。

　　3.5 數(shù)字化巖土勘察的規(guī)范化

　　巖土勘察按行業(yè)劃分，主要有工民建、公路、鐵路及航務(wù)等，雖然各行業(yè)都有相應(yīng)的勘察規(guī)范，但僅局限于對(duì)勘察手段、勘察理論及勘察技術(shù)的規(guī)定，在勘察成果數(shù)字化方面仍是一片空白。實(shí)際工程活動(dòng)中，各勘察設(shè)計(jì)院均有一套自己的軟件系統(tǒng)以及成圖數(shù)字化軟件，但相同的行業(yè)在不同的地域或相同的地域在不同的行業(yè)對(duì)巖土勘察成果的數(shù)字化要求、流程、程序軟件均存在較大差異。這就導(dǎo)致了同行業(yè)規(guī)范框架下生成的成果卻雜相叢生，難以和現(xiàn)已規(guī)范程序化的設(shè)計(jì)軟件接軌。因此，各行業(yè)的巖土勘察對(duì)成果的數(shù)字化應(yīng)采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可指定唯一的機(jī)構(gòu)組織各行業(yè)的主要成員對(duì)勘察成果數(shù)字化程序及軟件進(jìn)行匯編，并可向社會(huì)各界進(jìn)行邀請(qǐng)參與，制定一套統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的勘察成果數(shù)字化程序軟件，各行業(yè)或單位在應(yīng)用時(shí)僅選擇適合于本行業(yè)的規(guī)范，在輸入通過勘察手段獲得的相應(yīng)的參數(shù)后，即可數(shù)字化生成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的勘察成果資料，并與現(xiàn)行的設(shè)計(jì)程序軟件耦合，便于高效地應(yīng)用勘察成果，提高勘察設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率，降低社會(huì)資源成本。

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