巖土工程勘察數字化技術實現方法淺議
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摘要：文中結合工程案例，詳細分析了數字化技術應用情況及實現方法，希望能和同行分享實踐經驗，全面提升工程勘察效率。
關鍵詞：巖土工程；勘察技術；數字化；實現方式
1工程概況
本勘察項目起點位于孫耿北路南180m處，坐標（4084409.07,509782.3308），終點位于崔寨鎮G220國道與京滬高速交匯處，坐標（4079126.935,509508.1417）,里程樁號K0+000~K5+300。該路段是城市快速路，道路寬度為72~106m，其中K0+000~K0+572.5、K4+827.5~K5+300是純路基段，余段是上路基下隧道，地下隧道寬度33.1~69.8m，開挖深度約14m，擬采用明挖方式施工。
2巖土勘察數字化系統
2.1數字化技術的應用流程
應用數字化技術，能夠有效整合呈零散分布狀態的數據信息，使數據的共享效率得到保障，還可以覆蓋巖土勘測與設計范疇。在數字設計環節，要進行科學組合及應用。和其他類型的系統相比，數字化系統投應過程中，工作人員要掌握CAD技術應用原理、流程等，進而最大限度地提升數字采集與應用效率，為系統功能升級及數據二次應用等創造條件［1-2］。
2.2數字化系統主要構成
2.2.1感應系統。電子傳感器感應系統在應用過程中表現出智能化特征，人工智能平臺是該系統創建的基礎，輔助完成巖土工程的智能規劃工作。結合巖土項目研究系統的結構特征，運用智能工具開展相應調查工作，實現項目開發及建設現場勘察的自動化。感應系統近年應用于數字測量管理及控制領域，能提供多樣化的數據處置模式，便于工作人員調整電子傳感器的工作范疇，這也是控制系統設計過程中的一種常規方法。在勘測數據分析環節，反應器能夠作出準確應答，輔助提升分析精準度。2.2.2傳輸系統。從技術層面上分析巖土成分調查形式的可行性，科學提出巖土相關問題，編制相配套的處理方案。在未來的規劃與調查實踐中，數字化調查將會成為一種趨向，以網絡服務管理和數據信息處理技術為支撐，實現遠程操作控制［3-4］。2.2.3存儲系統巖土勘察涉及大批量數據采集和管理，因此需要對信息進行集成存儲管理，以便為工程后續施工提供科學指導。針對現場勘測過程中形成的大量數據，利用數字化模型處置信息，一方面能顯著提升數據存儲、管理工作的效率，另一方面還能結合實際情況，有針對性地拓展人工智能平臺功能，使其在實際應用過程中創造出更多效益。
3.1數字化建模技術
3.1.1表面模型法。表面模型法是巖土勘察領域中一種常用方法。在勘察工作開始前，應用表面模型法基于數字化形式開展相關分析活動，通過建立數字化模型并有效應用，確保工程施工現場地質勘察工作順利推進，這種方法用于工程勘察中表現出良好效能。具體應用時，采用測點的形式獲得離散點相關信息資料，為分析數據的幾何特征及信息研究等工作創造便利條件。采用適宜的方法協調與共享測點信息，構建出一個完善的工程地質表面網格，以保障后期地質勘察工作的靈活推進。在本工程中，利用數字化技術，將自然區劃為成Ⅱ4區，結合既有規范要求，H1、H2分別取1.90~2.20、1.30~1.60，勘探期間鉆孔內提示地下水穩定水位埋深為2.23~5.80m，平均埋深為4.16m，地下水位標高為18.30~19.10m，平均標高為18.67m，路基設計標高、相對高度（H）分別取為23.00m、5.04m，當H>H1時，則判定地基干燥，綜合分析地面臨時積水及水位波動帶來的影響，最后得出該路基濕度狀態定為中濕［5］。3.1.2圖示模型法以特定的網格方法為依據，把巖土施工現場細化成三角形網格，在水平線上，各個點位均處于三角形前面、側面或者頂部。針對各個節點，三個拓撲結構網絡多聚集在如下幾個方面：三角形中，在設定的時間內，基于標準檢查過程明確三角形特征，并提出相關問題，同時基于直線測算出地層剖面，這是提升相關指標計算效果的可行方法之一。
3.2構建數據庫
在數據庫模型規劃前，要指派專人開展巖土工程的勘察工作，全面獲取相關數據信息，提升信息采集的精準性、系統化。為達成以上目標，應充分發揮數據信息的實用性，建立數據和實體之間的關聯，從多個方面保障數據的準確度、真實性。為提升巖土工程現場勘察工作質量，應基于數字化信息創建數據庫，利用其提升數據處理效率。為了提升數據模型的完整度，一定要在充分數據資料的支撐下建模，進而幫助相關人員更全面地了解數據屬性和對象之間的關聯性，掌握實體工程數據，包括圖形工程、地質研究信息等。巖土工程現場勘察流程繁雜、數據類型繁多且數量龐大，在分析數據時，勘察技術人員可以根據時間序列做出相應處理，科學分析原始數據，掌握各項數據的來源與現實作用。數據處理環節要重視分析周圍環境條件，實時引進遠程監控系統，提升巖土地質信息獲得的效率，全面優化處理效果。在本工程中，地下水抗浮是巖土地質勘測分析的一項重要指標，在沿線勘察深度范疇中，期地下水位埋深為2.23~5.80m，平均為4.16m，地下水位標高為18.30~19.10m，平均為18.67m。調用數據庫分析，可以按照22.50m設計抗浮設防水位標高。鑒于自然、人為因素影響抗浮設防水位高低的實際情況，按照有關規定對抗浮設防水位進行專項研究。主要巖土層抗浮參數（qsia）見表1，由設計單位確定最后設計方案［6-7］。
3.3建立數字化系統
首先，技術人員按照規程要求做好信號的轉化工作，在數字化信息技術條件下，開展巖土勘察工作，相關人員合理應用可編程控制器，有針對性地完善勘察工作內容，進而提升工程勘察的自動化建設水平，在實踐運用中已取得良好成效。數字化勘察的最大作用是把數字信息轉換成自然信息，隨后組織技術人員精準辨識及處置各項勘察數據，以上方式不僅有益于提升數據管理模型的建設速度，還使現場勘察工作過程的穩定性得到最大保障。其次，通過系統分析巖土工程，能夠明確數字化分析和水文地質之間的關聯性［8］。數字化平臺是數字化勘測活動執行的重要基礎，實施難度明顯低于傳統手工處理。最后，嚴抓數據處理過程，如果局部巖石層被破壞，則會給周圍環境帶來不同程度的損害。為確保巖土現場勘察工作的順利推進，建議以數字化系統為基礎，構建出行之有效的巖土模型、動態檢查數據及空間勘察過程，顯著提升巖土勘察工作效率。
3.4信號轉換
工程勘察工作的終極目標是為設計人員精準地提供人工性語言，故而應在適宜時間將勘測信息轉換成具有不同屬性的信息。數字化技術和巖土勘察過程相融合后，自然語言信號基于辨識、集成與處置等一系列過程實現轉換，以上過程均要有人為干預，只有多方面加強合作，才能取得理想的工程勘察效果［9］。既往巖土勘察活動開展過程中，主要通過組織人力的形式執行各項任務，很難科學管理與部署勘察數據，現場勘察難度高，勘察時間成本大，勘察結果的有效性與精準度均無法得到保障。而在數字化技術的協助，工程現場勘察過程明顯簡化，改善了水文地質因素經常影響最后勘測結果的情況，降低勘察工作難度，明顯提升工作效率。本工程中采用數字化系統完整的采集鉆孔信息，錄入有關數據、核驗錄入者信息并執行相應拍照上傳過程，照片直接插入水印標明鉆孔信息。系統具備整理、分析采集數據的功能，可以把數據信號轉變成簡單草圖，平面選擇相應鉆孔以后就能自動生成簡單剖面、導出相關數據，為后期分析處理創造便利條件，具體導出時，要按數據庫格式直接導出相應數據，便于直接導入后期軟件進行相關統計分析。場地的地震效應始終被作為巖土勘察的重點對象，按照規定，對本區域按7度區，0.10g地震動峰值加速度去判定粉土、砂土液化情況，進行數字化分析后，各層粉土黏粒含量都小于10%（黏粒含量見表2），這就意味著其具有液化可能性［9］。軟件可自動調取參數及相關數據進一步判定各層土液化情況。
3.5勘察的虛擬化
數字化勘察追求的目標是呈現出巖土工程施工現場，利用數據庫清晰、精準地呈現出工程現場的有關信息，但是一定要在特定環境內才能呈現出場地的地理方位、形狀信息以及其他內容等。比如某巖土工程所處區域內存在著豐富的巖脈和河流，這在很大程度上對勘察工作數字化推進形成較大限制。故而勘察人員可以把地質地層作為重點勘察對象，全面采集周圍區域地質與河流相關信息，在虛擬調查系統的協助下獲得各類數據，合理確定數據與工程之間的關聯性。虛擬站點結合被輸入數據，智能生成工作人員所需信息。
4結語
在地面建筑物改擴建過程中，巖土工程勘察工作能起到科學指導作用，全面采集各項地質信息能指導現場施工活動順利推進。工程勘察要建立更加完善的數字化勘察系統，在先進的數字化信息技術的協助下，快速高效地采集地質環境信息，最大限度地滿足各類巖土勘察施工要求，有效提升勘察工作效率，創造出最佳效益。
作者:劉福鵬 單位:山東建材勘察測繪研究院有限公司
