岩土工程勘察数字化技术实现方法浅议

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摘要：文中结合工程案例，详细分析了数字化技术应用情况及实现方法，希望能和同行分享实践经验，全面提升工程勘察效率。

关键词：岩土工程；勘察技术；数字化；实现方式

1工程概况

本勘察项目起点位于孙耿北路南180m处，坐标（4084409.07,509782.3308），终点位于崔寨镇G220国道与京沪高速交汇处，坐标（4079126.935,509508.1417）,里程桩号K0+000~K5+300。该路段是城市快速路，道路宽度为72~106m，其中K0+000~K0+572.5、K4+827.5~K5+300是纯路基段，余段是上路基下隧道，地下隧道宽度33.1~69.8m，开挖深度约14m，拟采用明挖方式施工。

2岩土勘察数字化系统

2.1数字化技术的应用流程

应用数字化技术，能够有效整合呈零散分布状态的数据信息，使数据的共享效率得到保障，还可以覆盖岩土勘测与设计范畴。在数字设计环节，要进行科学组合及应用。和其他类型的系统相比，数字化系统投应过程中，工作人员要掌握CAD技术应用原理、流程等，进而最大限度地提升数字采集与应用效率，为系统功能升级及数据二次应用等创造条件［1-2］。

2.2数字化系统主要构成

2.2.1感应系统。电子传感器感应系统在应用过程中表现出智能化特征，人工智能平台是该系统创建的基础，辅助完成岩土工程的智能规划工作。结合岩土项目研究系统的结构特征，运用智能工具开展相应调查工作，实现项目开发及建设现场勘察的自动化。感应系统近年应用于数字测量管理及控制领域，能提供多样化的数据处置模式，便于工作人员调整电子传感器的工作范畴，这也是控制系统设计过程中的一种常规方法。在勘测数据分析环节，反应器能够作出准确应答，辅助提升分析精准度。2.2.2传输系统。从技术层面上分析岩土成分调查形式的可行性，科学提出岩土相关问题，编制相配套的处理方案。在未来的规划与调查实践中，数字化调查将会成为一种趋向，以网络服务管理和数据信息处理技术为支撑，实现远程操作控制［3-4］。2.2.3存储系统岩土勘察涉及大批量数据采集和管理，因此需要对信息进行集成存储管理，以便为工程后续施工提供科学指导。针对现场勘测过程中形成的大量数据，利用数字化模型处置信息，一方面能显著提升数据存储、管理工作的效率，另一方面还能结合实际情况，有针对性地拓展人工智能平台功能，使其在实际应用过程中创造出更多效益。

3岩土工程勘察数字化技术的实现方法

3.1数字化建模技术

3.1.1表面模型法。表面模型法是岩土勘察领域中一种常用方法。在勘察工作开始前，应用表面模型法基于数字化形式开展相关分析活动，通过建立数字化模型并有效应用，确保工程施工现场地质勘察工作顺利推进，这种方法用于工程勘察中表现出良好效能。具体应用时，采用测点的形式获得离散点相关信息资料，为分析数据的几何特征及信息研究等工作创造便利条件。采用适宜的方法协调与共享测点信息，构建出一个完善的工程地质表面网格，以保障后期地质勘察工作的灵活推进。在本工程中，利用数字化技术，将自然区划为成Ⅱ4区，结合既有规范要求，H1、H2分别取1.90~2.20、1.30~1.60，勘探期间钻孔内提示地下水稳定水位埋深为2.23~5.80m，平均埋深为4.16m，地下水位标高为18.30~19.10m，平均标高为18.67m，路基设计标高、相对高度（H）分别取为23.00m、5.04m，当H>H1时，则判定地基干燥，综合分析地面临时积水及水位波动带来的影响，最后得出该路基湿度状态定为中湿［5］。3.1.2图示模型法以特定的网格方法为依据，把岩土施工现场细化成三角形网格，在水平线上，各个点位均处于三角形前面、侧面或者顶部。针对各个节点，三个拓扑结构网络多聚集在如下几个方面：三角形中，在设定的时间内，基于标准检查过程明确三角形特征，并提出相关问题，同时基于直线测算出地层剖面，这是提升相关指标计算效果的可行方法之一。

3.2构建数据库

在数据库模型规划前，要指派专人开展岩土工程的勘察工作，全面获取相关数据信息，提升信息采集的精准性、系统化。为达成以上目标，应充分发挥数据信息的实用性，建立数据和实体之间的关联，从多个方面保障数据的准确度、真实性。为提升岩土工程现场勘察工作质量，应基于数字化信息创建数据库，利用其提升数据处理效率。为了提升数据模型的完整度，一定要在充分数据资料的支撑下建模，进而帮助相关人员更全面地了解数据属性和对象之间的关联性，掌握实体工程数据，包括图形工程、地质研究信息等。岩土工程现场勘察流程繁杂、数据类型繁多且数量庞大，在分析数据时，勘察技术人员可以根据时间序列做出相应处理，科学分析原始数据，掌握各项数据的来源与现实作用。数据处理环节要重视分析周围环境条件，实时引进远程监控系统，提升岩土地质信息获得的效率，全面优化处理效果。在本工程中，地下水抗浮是岩土地质勘测分析的一项重要指标，在沿线勘察深度范畴中，期地下水位埋深为2.23~5.80m，平均为4.16m，地下水位标高为18.30~19.10m，平均为18.67m。调用数据库分析，可以按照22.50m设计抗浮设防水位标高。鉴于自然、人为因素影响抗浮设防水位高低的实际情况，按照有关规定对抗浮设防水位进行专项研究。主要岩土层抗浮参数（qsia）见表1，由设计单位确定最后设计方案［6-7］。

3.3建立数字化系统

首先，技术人员按照规程要求做好信号的转化工作，在数字化信息技术条件下，开展岩土勘察工作，相关人员合理应用可编程控制器，有针对性地完善勘察工作内容，进而提升工程勘察的自动化建设水平，在实践运用中已取得良好成效。数字化勘察的最大作用是把数字信息转换成自然信息，随后组织技术人员精准辨识及处置各项勘察数据，以上方式不仅有益于提升数据管理模型的建设速度，还使现场勘察工作过程的稳定性得到最大保障。其次，通过系统分析岩土工程，能够明确数字化分析和水文地质之间的关联性［8］。数字化平台是数字化勘测活动执行的重要基础，实施难度明显低于传统手工处理。最后，严抓数据处理过程，如果局部岩石层被破坏，则会给周围环境带来不同程度的损害。为确保岩土现场勘察工作的顺利推进，建议以数字化系统为基础，构建出行之有效的岩土模型、动态检查数据及空间勘察过程，显著提升岩土勘察工作效率。

3.4信号转换

工程勘察工作的终极目标是为设计人员精准地提供人工性语言，故而应在适宜时间将勘测信息转换成具有不同属性的信息。数字化技术和岩土勘察过程相融合后，自然语言信号基于辨识、集成与处置等一系列过程实现转换，以上过程均要有人为干预，只有多方面加强合作，才能取得理想的工程勘察效果［9］。既往岩土勘察活动开展过程中，主要通过组织人力的形式执行各项任务，很难科学管理与部署勘察数据，现场勘察难度高，勘察时间成本大，勘察结果的有效性与精准度均无法得到保障。而在数字化技术的协助，工程现场勘察过程明显简化，改善了水文地质因素经常影响最后勘测结果的情况，降低勘察工作难度，明显提升工作效率。本工程中采用数字化系统完整的采集钻孔信息，录入有关数据、核验录入者信息并执行相应拍照上传过程，照片直接插入水印标明钻孔信息。系统具备整理、分析采集数据的功能，可以把数据信号转变成简单草图，平面选择相应钻孔以后就能自动生成简单剖面、导出相关数据，为后期分析处理创造便利条件，具体导出时，要按数据库格式直接导出相应数据，便于直接导入后期软件进行相关统计分析。场地的地震效应始终被作为岩土勘察的重点对象，按照规定，对本区域按7度区，0.10g地震动峰值加速度去判定粉土、砂土液化情况，进行数字化分析后，各层粉土黏粒含量都小于10%（黏粒含量见表2），这就意味着其具有液化可能性［9］。软件可自动调取参数及相关数据进一步判定各层土液化情况。

3.5勘察的虚拟化

数字化勘察追求的目标是呈现出岩土工程施工现场，利用数据库清晰、精准地呈现出工程现场的有关信息，但是一定要在特定环境内才能呈现出场地的地理方位、形状信息以及其他内容等。比如某岩土工程所处区域内存在着丰富的岩脉和河流，这在很大程度上对勘察工作数字化推进形成较大限制。故而勘察人员可以把地质地层作为重点勘察对象，全面采集周围区域地质与河流相关信息，在虚拟调查系统的协助下获得各类数据，合理确定数据与工程之间的关联性。虚拟站点结合被输入数据，智能生成工作人员所需信息。

4结语

在地面建筑物改扩建过程中，岩土工程勘察工作能起到科学指导作用，全面采集各项地质信息能指导现场施工活动顺利推进。工程勘察要建立更加完善的数字化勘察系统，在先进的数字化信息技术的协助下，快速高效地采集地质环境信息，最大限度地满足各类岩土勘察施工要求，有效提升勘察工作效率，创造出最佳效益。

作者:刘福鹏 单位:山东建材勘察测绘研究院有限公司