岩土工程勘察数字化技术应用探讨

通常 所 说 的 “ 土工 程 勘 察 ”主 要指 工 业 、 民用 建筑 工程 的勘 察 ， 岩 勘 察 对 象 主 体 主 要 包 括房 屋 楼 宇 、工 业 厂 房 、 学 校楼 舍 、医 院建 筑 、 市 政 工 程 、管 线 及 架空 线 路 、岸 边 工 程 、边 坡 工程 、基 坑工 程 、地 基 处 理等 。 岩土 工 程勘 察 的内 容主 要 有 ： 程地 质 调 查和 测 绘 、勘 探 及采 取 土试 工 样 、 原位 测 试 、室 内试验 、现 场检 验 和 检测 ，最终 根 据 以上 几 种或 全 部手 段 ， 场地 工程地 质条 件进 行定性 或 定量分 析评 价， 对 编制满 足不 同阶段 所 需的 成果报 告文件 。 岩土 工程 勘察 是 工程 设计 的先 决条 件 。一般 岩土 工程 信息 ， 包括 地形 地 貌 、 地层 界 面 、断 层 、地 下 水位 、风 化层 厚 度 以及 各 种 物 探 、化 探 资料 ， 这些 资料只 是一些 离散 的数据， 土工程 技术人 员较难 直接利 用它们再 去分析 岩 场地 中工程 地质参 数的 分布规律 ， 更何况传 统 的岩土工 程资料 分析和解 释一 般 都 局 限于 二维 、静态 的表 达， 这种 表达 描述 空间构 造起 伏变 化的直 观性 差， 往 往 不 能充 分 揭 示它 们 空 间变 化 的规 律，难 以使 人 们直 接 、完 整 、准 确 地理 解， 也就 越来 越 不 能满 足 工程 的 空间 分 析要 求 。 随着 计 算机 图形 处 理技 术 的完 善 ， 已经完 全 可 以集成 以岩土 工程 建 模 、 岩 土 工程 数 字化 、岩 土工 程 数据 库 管 理 、岩土 工程 特 性 分析 、岩 土工 程 地 质 解释 以及 空 间分析 和预 测 、地 学统 计和 图形 可视 化的 一体 化系 统， 继而 发 展 成 为现代 化 、信 息 化为 一 体 的岩 土 工程 勘察 数 字化 新 体系 。本 文对 数 字 化 的 岩土 工 程勘 察进 行 简 单 的探 讨 。 １传 统的 岩 土工 程勘 察方 法存 在 的问 题 （） １ 勘察 资料过 于地 质化 由于 部 门长期 的条块 分割 ， 勘察 、设计 分散 作业， 之岩 土工程 规范 制定 加 和 新技术 、新方 法应 用 的滞后 ， 以及专 业设 置过 细， 岩土 工程本 身 的特 殊 性等 原因， 计与勘 察之 间脱 钩多 ， 得勘 察提供 的岩 土工 程信 息通常 以设 计人员 设 使 难 以理解 的 形式 出现， 而且 勘察 也较难 参 与设计 的全 过程 ： 设计 人员 也因 知识 的局 限， 难深层 次 理解岩 土工程 勘察 信息 ， 很 因而勘 察成果 在 设计中 的转化 率 较 低， 成许 多不 应有 的浪 费和 损失 造 （） ２ 数字化 地 图与数 字化 设计 系统 间不够 贯通 地形 图是设计 系统 的底 图或称 基础数 据， 由于数 字化地 图中 的某 些环 节技 术 条件 不成 熟， Ａ设 计软件 的接 口不 匹配 ， 与ＣＤ 很难 顺利实 现对接 ， 设计系 统不 得 不重 新将 勘 察资 料数 字化 ， 响 了设计 系 统 Ｃ Ｄ的推 广应 用 。 影 Ａ （） ３ 勘察信 息 数字化 程度 低 勘察 部 门提供 的 勘察信 息 往往 以 图纸 、表格 、文字 等形 式 为主， 内容 上 定 性描 述较 多 。这一 方 面造成 设 计人 员对 于勘 察信 息难 于准 确理 解， 另～ 方 面 造 成 对 勘 察 信 息 处 理 、 利 用 上 的 困难 。
定 一个三 角 形， 查询其 三 个顶 点属 性和 相邻 三角 形所 用 的时 间是定 长 的 。它
在沿 直线计 算地形 剖面线 时具有 较高 的效率， 当然 可 以在 此结构 的基础 上增加 其 它变 化 ， 以提 高 某些 特 殊运 算 的效 率 。 数字 化岩 土勘 察 工程数 据库 系统 基于 ＧＳ的岩土 工程 勘察 涉及 到的原 始数据 主 要为地 理信 息方面 的 空间 Ｉ 数据 和非 空 问数据 ， 数据 来源 包括 ： （ ） 础地 理数 据这 些数据 主要 包括 ： １基 ① 自然 区 划 图 。 该 图 反 映被 研 究 区 域 的 地 理 区 划 、 河流 、道 路 、居 民 区 、 山川 、公 共 设 施 等等 自然 地 理 信 息 。 ② 地 形 、地貌 图 。 该 图反 映 被研 究 区 域 的 自然 地貌 情 况 。 （） 土 工程勘 察数 据这 些数 据主要 包括 ： ２岩 ① 所 研 究 区域 的工 程地 质 勘探 资料 。 ②经 过 筛选 、 处理 的各 勘探 点包 括地 理 、环境 、土的 物理 力 学指 标 在
有 边 界表 示 法 、规 则格 网法 、等 值 线法 、不 规 则格 网法等 ， 中不规 则 格 其 网法是 本 系统 选用 的模型 表 示法 ， 傲 详细 分 析讨 论 。 将 不规 则格 网法 （Ｉ ） Ｔ Ｎ 是将 区域 内有 限个 点将 区域划 分 为相连 的三 角面 网 络 。区域 中 任意 点落 在三 角面 的顶 点 、边上 或三 角形 内， 如果 任意 点不 在顶 点 上， 则该 点的数 字属 性值 通常通 过线 性插 值 的方法 得到 （ 在边 上用边 的两个 顶 点的 高程 ， 在三 角形 内则用 三个 顶 点的高程 ）所 以ＴＮ ， Ｉ是一 个三 维空 间的分 段 线性模 型 ， 在整 个 区域 内连续 但 不可微 。有 许 多种 表达 Ｔ Ｎ拓 扑结构 的存 Ｉ 储 方式 ， 里采 用一个 简 单的记 录方 式是 ： 于每 一个 三角 形、边和 节点 都对 这 对 应 一个记 录 ， 三角 形 的记录 包括三 个指 向它 三个 边的记 录 的指针， 的记录有 边 四个 指针字段 ， 包括 两个指 向相邻三 角形 记录 的指 针和 它的两个 顶点 的记录的 指针： 也可 以直 接对 每个 三角 形记 录其 顶 点和相 邻 三角 形 。每个节 点包 括三 个 坐标值 的字 段， 分别 存储 ｘ Ｙ Ｚ ， ， 坐标 。这种 拓 扑网络 结构 的特 点是 ： 对于给
内 的所 有 信 息 。
③ 各类 建 筑 场 地 的 地层 信 息 ，比如 液 化 等 级 、液化 指 数 、特 征 周 期 、 年 代 、沉积 相等 。
２数 字 化 勘察技 术 数字 化 岩土 工 程 勘察 是 指应 用 当代 测绘 技 术 、数据 库 技术 、计 算机 技 术 、 网络通 信技 术和 ＣＤ技术 ， 过计 算机 及其 软件 ， 一个 工程项 目的所有 Ａ 通 把 信息 （ 勘察 、设 计 、进 度 、计 划 、变 更等 数 据） 机 地集 成 起来 ， 立 综合 有 建 的计算机 辅助 信息 流程， 使勘 察 设计 的技术 手段从 手工 方式 向现 代化ＣＤ Ａ 技术 转 变 ， 到 数据 采 集 信 息化 、 勘察 资 料 处理 数 字化 、硬 件系 统 网络 化 、 图 作 文 处 理 自动 化 ， 步 形成 和 建 立适 应 多 专业 、多 工种 生 产 的 高效 益 、高 柔 逐 性 、智 能化 的工 程勘 察设 计体 系 。该技 术 体系 用系 统工 程观 点， 把勘 察 、设 计 的 图 纸 、 图像 、表格 、文 字 等 以 数字 化 形 式 存 贮，供 各 专 业 设计 使 用 。 ３数 字 宇化岩 土工程 勘 察应 用实 现的 关键 技术 ： 岩土 工程 数字 化 建模 方法 岩土 工程 地质建 模 的方 法 目前采 用 的主要有 表面 模型法 ， 面模 型法 （ 表 也 叫数字表 面 模型） 的历史 较早 ， 它的基本 内容就是 通过 精确 的表示 出工程 地质 体 的 外表 面 来表 示均 质 地质 体 的建 模 方法 ， 也是 目前广 泛 使用 的 建模方 法 。 表 面模型法 的数据 来源 是通过测 点获 得的一 系列离散 的测 点资料 ， 括测 点的 包 几 何特 征数 据 和属 性特 征数 据， 然后 利用 数据 解释 结 果重构 地 质体 界面 。可
４ 结合 上述 分析 ， 字化 岩 土勘 察工程 数 据库 系统 可 以按 ｌ下 几个步 骤 数 实 施构 建 ： ①岩 土工 程勘 察数 据库 的概 念模 型设 计 岩土 工程勘 察数 据库管 理作 为岩土 工程 勘察 数字化 系统 的一项 基础 工作 是一个 数据 密集 、 处理复 杂 的数据 库 应用 问题 ， 了能 获得 反 映信 息 世界 的 为 概 念性 数据 模型， 将与 实体 和联 系相 关的功 能与 行为 剥离 出来， 仅从现 实世界 中实体 的数据侧面 来建立 模型 即研究数 据对 象与属性 及其关 系， 并在此基 础上
应 用 技 术
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岩土工 程勘察 数字 化技术 应用探 讨
杨立新
（ 江苏 省赣榆 县建 筑设 计院 江苏 赣榆 ２ ２７ ） ２ ３ ０ ０
［ 摘 要 ］ 由于计 算机 信息 技术 的迅 速 发展 ， 使岩 土 工程勘 察 数字 化技 术 逐渐得 到 ，泛 应 用， 而打 破 了传统 岩土 工程 勘 察方 法 的局 限性 。本文 分析 了传 从 统 的岩土 工程 勘察 方法 中存在 的 问题， 并介绍 了岩土 工程 数字化 勘 察技术 ， 此基 础上 重 点分析讨 论 了数字 化勘 察技 术实现 应用 的关键 技 术， 在 对于 岩土 工程数字 化 勘 察技 术 的研 究 和 应用 起 到更 为 广泛 的 促进 作 用 。 ［ 关键词 ］ 土工程 勘察 数字化 技 术 应用 方法 岩 中图 分类 号 —２ ４０ １０ — １￣２ １ ）０ ０７ － １
建 立 相 对 应 的数 据 库 表 结构 。 ②数 据库 建立 实现 岩 土工程 一 体化 系统 的数 据有 三类 ： 用户 输入 的 原始数 据 、系统 生成 的 中间数 据及 最终 数 据 。原始数 据 由测 点数 据组 成， 而测 点数 据又 由测 点几何 属 性数据 （ 位置） 和测 点信 息属 性数据 ： 中问数据包 括根据 原始 数据系统 自动生 成 的地 层层 面等 值 线模 型 、三维表 面 模型 、剖 面模 型等 ， 据这 些模 型可 以 根 生成用户 需要 的各 种 图件， 还可 以进 行各 种信息查 询操作 ： 数据种类 繁多， 最终 主 要是根 据用 户需 要 由中间数 据 生成， 包括 图形 资料和 文档 资料 （ 质勘察 如地 报 告等 ）。 总之 ， 对岩土 工程勘 察方法 实施改进 ， 步过渡到数 字化勘 察技术， 逐 并推广 其广泛 应用 ， 是勘 察工程 发展 的必 然趋势 ， 是这 其中还 有 一段很 长的 路要 这 但 走， 不仅仅 是 因为其 中还有 一些 关键 技术 问题 尚未完 全攻 克， 而且我 国 目前 在 数 字化 勘察 、勘探方 面 的专业 人才也 很 匮乏， 因此， 必须 加大 数字化 岩土 工程 勘察技 术人 才 的培 养 ， 并加快该 技术 的研 究应 用， 以真正 实现岩 土工程 的数字 化 勘 察 的广 泛 应 用 。