岩土工程勘察的意义及其新技术运用

岩土工程勘察的意义及其新技术运用

发表时间：2016-11-17T11:27:28.733Z 来源：《基层建设》2015年12期作者：杨俊岭

[导读] 摘要：我国是一个地质灾害频发的国家，特殊岩土类型众多，岩土工程问题复杂，施工前必须对岩土工程进行勘察。本文分析了岩土工程勘察的意义，并探讨物探技术的发展趋势与勘察的数字化技术。

中冶沈勘工程技术有限公司辽宁沈阳 110016

摘要：我国是一个地质灾害频发的国家，特殊岩土类型众多，岩土工程问题复杂，施工前必须对岩土工程进行勘察。本文分析了岩土工程勘察的意义，并探讨物探技术的发展趋势与勘察的数字化技术。

关键词：岩土勘察；数字化；物理探测

一、岩土工程勘察的意义

岩土工程勘察的主要目的是运用工程地质学等相关理论，应用科学的勘察方法，利用先进的测试技术及仪器，依照一定的程序对建筑项目场地进行调研。调查、分析、研究与工程建设相关的工程地质条件、施工建设对所在地及周边自然地质环境造成的影响等内容，并对勘察成果及技术参数进行评价和设计，以便为工程建设的基础设计及施工提供科学、详实、准确的工程地质资料及技术参数。伴随着经济的快速发展，我国建筑行业也迅速扩张。工程项目的不断增多使工程施工中遇到越来越多的问题，施工的地质条件也变得越发的复杂。在目前我国的各项工程项目中，岩土工程勘察是保证各项工程顺利进行的基础，我国岩土工程相关技术的不断更新和发展，岩土工程勘察技术的手段和方法也在不断的提高。在国内很多建筑企业已经能够独立完成复杂工程的勘察和施工，这些施工项目主要含有超高层建筑处理复杂地基、围海造陆等。

二、工程地球物理勘察

工程物探在我国已有40 多年历史，早期主要引用传统的物探方法，如地面直流电法、电测井等，方法单一，多解性强，误差很大，效果不理想。近年来，开发了适应工程需要的新技术、新方法、新领域，并与岩土工程测试密切结合，逐步显示出它的生命力。工程物探既有勘察的功能，又有测试的功能，全称是否可改为“工程地球物理探测”。工程物探的技术含量很高，是一种非破损探测技术，随着相关的物理技术与计算机技术的迅猛发展，在今后15 年内可能有更大的飞跃。

由于工程物探具有探测深度较浅，范围较小，精度要求较高，成本要求低等特点，传统的物探方法不能照搬，有的可以移植，有的可以改造和借鉴，更多的是要创新。应密切结合工程需要，例如探测基岩面、地下洞穴、孤石、管线、古墓、防空洞、桩身缺陷、破碎带、漏水点等目的物，使工程物探成为岩土工程勘察不可缺少的手段。

不同的探测目的，不同的地质条件和工程条件，要用不同的适用的物理方法。因此，工程物探的方法肯定是多种多样的，再加上“多解性”，有时需采用“综合物探”。但并非所有工程物探都要用综合方法。近年来，国内外应用各种物探原理（弹性波、声波、电压磁波、应力波等）开发了一批性能很强的专用仪器，如波速仪、探地雷达、管线探测仪、打桩分析仪等，这些仪器的特点除了精度高、抗干扰能力强等一般优点外，还有两个重要特点：一是目的性强，非常明确用于工程上的某种目的，如测定岩土介质的波速，探测具有介面的目的物，探测金属或非金属管线，探测桩身缺陷和测定桩的承载力等等；二是充分应用计算机技术，配有功能很强的软件，使仪器智能化，包括数据处理、数学运算、信息传输、数据库、层析技术、分析判别、图形处理等等，既便于用户掌握，又提高了分析能力。这类仪器的研制和应用，应当是今后的重要方向。

三、岩土工程勘察数字化

传统的岩土工程勘察技术勘察测试得到的浩瀚的地质和岩土信息，需用数理统计、模糊数学等不确定性理论进行数据处理，分析计算的数学模型不够成熟，计算参数的不确定性非常突出，初始条件和边界条件常常并不确切，在进行理论分析和数学力学计算时往往需要岩土工程师根据经验判断和修正，不能离开人的干预和决策：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。随着现代信息技术的发展，未来岩土工程勘察的发展趋势就是将岩土工程勘察与勘察技术的数字化相结合，利用地理信息系统强大的数据采集、管理能力和空间查询、分析能力，解决传统岩土工程勘察由于勘察数据内容上的复杂性和形式上的多样性。对岩土工程勘察方法实旅改进，逐步过渡到数字化勘察技术，并推广使其广泛应用，这是勘察工程发展的必然趋势。

要实现岩土工程勘察数字化，具体如下：

分析岩土工程勘察对象的基本特征。岩土工程勘察对象构造的规模、起因、结构、形态差别较大，但所有复杂的地质构造都能抽象为点、线、面、体四种元素的集合。任何地质对象在空间上都占有一定的范围及位置，有一定的形态和性质特征，且与其他地质对象间存在一定的空间联系。因此，地质对象的基本特征可归结为空间特征、属性特征和空间关系特征三个方面。

分析岩土工程勘察建模的依据。岩土工程地质模型是人们对客观事物认识的精炼和图示化。建模最基本的依据是观点及理论基础。这里推崇岩体岩土工程力学，其核心观点就是岩体，结构面起主导作用，软弱岩层（软岩）起着起始变形与突破的作用。结构面类型较多，性状复杂，不仅有软硬之分，还有大小之分和分布上的随机性。

明确岩土工程勘察建模的过程。一是工程变量预测。岩土工程地质建模的主要目的之一就是预测一个或多个工程地质变量的空间变化。在工程地质中，变量则是地层、构造、断层等的空间分布特征及其物理力学性质；在污染评价中，变量是土壤或地下水的污染程度；在矿产评价中，变量是矿石品位；在地下水研究中，变量是水动力参数，如水流速度。对某些研究区域的相关地质变量由于不可能进行连续的量测，往往取一些有代表性的点，然后再利用各种不同的预测技术，来推测出整个研究区域的该地质变量的空间变化规律。二是岩土工程地质特征解释。一般包含条件化及离散化两方面，即以岩性或岩土类型等控制特征为条件，将工程地质信息进行离散化，从而确定工程地质边界和相关特征描述。

基于GIS的岩土工程勘察数字化技术的实现。我们以GIS为基础的岩土工程勘察的相关数据信息分为地理信息数据，其主要分为：空间数据和非空间数据。这些数据主要来源于：基础的地理数据，如地形、地貌各项数据图以及自然区划数据图；岩土工程勘察数据，主要包括施工区域内地质勘察的资料，包括了该区域内勘察的全部内容，如周围环境、岩石性质及特种、地理条件等，也有一些地表信息，如沉积相、液化等级、年代等等。而实施岩土勘察工程数据可系统的一般程序为：首先、概念模型设计。该数据库应用属于集中处理各项数据