信息化与岩土工程

信息化与岩土工程

9.1 岩土工程信息化现状

在人们过去的印象中岩土工程行业是“傻大黑粗”的形象,是以体力劳动为主的行业,但在今天这一行业已经发生了质的变化。

从上世纪50 年代到70 年代末,我国岩土行业设备单一,机械化、自动化程度低,劳动强度大,施工效率低,技术水平也较低。随着我国基础设施建设的加快,高层建筑越来越多,高度加大,基坑开挖深度越来越深,对地基承载力、沉降差及护坡、降水技术的要求越来越高,岩土工程行业才真正发展起来。从过去的灌注桩到现在的CFG桩,从桩锚支护结构到土钉墙以及现在的复合土钉支护技术,从过去的人工绘图、手工计算设计到现在的CAD制图及计算机辅助设计,从过去的人工+ 机械+ 经验施工到现在的信息化、机械化施工技术,管理水平、技术水平、人员的整体素质大幅度提高,岩土工程行业的发展成就有目共睹。过去岩土工程行业的“傻大黑粗”形象已得到一定的扭转,岩土工程已逐步发展成为一个新兴的、充满活力的行业。

实事求是地说,我国岩土工程行业许多技术是从国外引进的,如新奥法施工技术,光面爆破技术等,不过在引进后,结合我国具体的地质情况和施工技术在很多方面进行了改进。国外岩土工程行业施工的机械化、信息化技术程度较高,施工人员较少,人员组织管理水平较高。此外国外发达国家开发了许多大型的商品化岩土工程设计软件,功能很强,能够指导信息化施工,大大提高了岩土工程的技术水平和施工管理水平。其岩土工程队伍具有较高市场竞争力。我国在岩土工程信息化、标准化以及工程管理等方面与国际先进国家之间存在较大的差距。

9.2 我国岩土工程界信息化的特点

虽然我国岩土工程界正在加大信息化建设的步伐,但目前信息化建设仍处在初级阶段。具体体现在信息采集、信息处理和信息反馈方面还比较落后。不少工程根本不做监测;有些工程虽进行了监测,但不能及时根据观测数据进行信息反馈处理,指导下一步施工。在这一方面,我国香港做得比较好。我在香港期间,香港特区政府正在建立一个滑坡、泥石流监测预警系统,具体方法是通过地质调查查明易滑坡的区域,而后设置观测点,安设观测仪器,监测数据通过互联网发送到监控中心,用专门的分析预报软件进行信息处理,预报滑坡和泥石流发生的可能性,对下一步采取何种措施作出判断与决策。这样的系统极大地拓展了岩土工程信息化系统的应用范围,为岩土工程信息化建设提供了发展方向。

9.3 国内从事岩土工程类软件开发的现状

随着信息化技术的推广应用,目前用计算机和网络技术进行信息交流、工程设计以及工程监测,工程施工数据的处理程度比较高,也有一些公司推出了各类软件。

目前,在国内从事岩土工程类软件开发的知名公司和品牌有:理正研究院开发的系列软件,上海华岩软件公司开发的系列化软件、同济大学开发的“启明星”系列软件和我们北京中地新创科技发展有限责任公司开发的“大力神”系列软件等。这些软件各有所长,如理正软件在用户界面及图形处理方面做得较好。“大力神”系列岩土工程设计软件的主要特点是计算

结果比较符合实际情况,该软件在去年进行了评估与鉴定,专家的看法是:

(1) 该系列软件以国家有关设计规范为依据,以大量的实际工程为背景,既严格依据土压力基本理论、又能结合基坑规范、地区经验和设计者的经验,适应面较广。

(2) 复合地基设计不仅考虑了规程规范,还可加入地区及工程技术人员的经验。桩基沉降计算既可采用规范法,又可采用Mindlin 解法,天然地基沉降计算可对不同基础形状、不同分布荷载进行计算。

(3) 土钉墙变形与破坏计算有限元分析系统,解决了在开挖影响下,土钉、土体、面层、基础、地下水、超载、预应力相互作用的难题,在工作状态模拟、计算方法、软件研发上有重要创新,并且经过了大量工程的应用检验,达到了国际先进水平。

(4) 该软件界面友好,操作简便。数据输入符合习惯,显示结果内容丰富、清晰简洁,输出文字图形清晰明了,编辑功能较强。

9.4 岩土工程信息化前景

前景很看好。

因为信息化可提高施工水平,提高效率,提高质量,大大减少工程事故,使优化设计真正成为可能。但信息化的实现需要政府、企业等的支持与配合,需要经过一段艰苦的努力,可谓任重而道远。

9.5 岩土工程信息化的发展方向

岩土工程信息化应该是在工程论证立项、工程勘察、工程设计、工程施工与工程质量监控与评估、环境保护等过程中利用现代信息技术进行全过程的信息管理、反馈和过程控制。这体现了一个整体的概念和系统化的要求。因此,除了目前众多公司开发的工程设计软件之外,信息化和智能化的施工监测与控制系统、岩土工程工程质量评估系统、岩土工程经济社会评价系统、“三维”可视化岩土工程信息集成系统等等都是岩土工程信息化的发展方向。岩土工程的信息化不简单地等同于计算机化、计算机出图、出数据;而是要将现代信息技术应用于岩土工程的各个环节和整个行业。这就有一个标准化问题,因此标准化是岩土工程信息化的一个瓶颈。但是标准化涉及的方面很多,比较繁杂,需要管理部门和行业协会和企业合同协调解决。可以说,这也是岩土工程信息化的一个发展方向。

9.6 岩土工程的信息化建设需要注意和处理好的问题

岩土工程的信息化建设需要政府部门、规划部门、行业协会、学会、科研院所以及广大施工基层单位的相互沟通与配合,同时也更需要硬件厂商的配合。比如,要建立一个开放的城市三维时空岩土工程可视化信息系统,就需要协调市政、城建、房管、水利、电力等部门,其中有信息资源的公众问题,也存在信息资源的有偿使用与取费的问题。其次,由于岩土工程的经验性较强,数据的获得和处理手段存在较大的不确定性。这是岩土工程信息化建设需要处理和解决的问题。

要搞好岩土工程的信息化,要大力引进和培养信息技术人才。岩土工程行业的信息技术人才既要懂岩土的专业知识,也要熟练掌握现代信息技术。谁在这方面结合得比较好,谁就能取得较大的成就。岩土工程是一个传统产业,通过信息技术可以使其得到产业升级,在产业升级这篇大文章中是大有可为的。

目前,有的公司利用3S 技术进行岩土工程信息的应用实践,取得了初步成效。可以说随着信息化和机械化水平的不断提高,岩土工程将出现新的面貌。