摘要：我國是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的國家，特殊巖土類型眾多，巖土工程問題復(fù)雜，施工前必須對巖土工程進(jìn)行勘察。本文分析了巖土工程勘察的意義，并探討物探技術(shù)的發(fā)展趨勢與勘察的數(shù)字化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：巖土勘察；數(shù)字化；物理探測

一、巖土工程勘察的意義

巖土工程勘察的主要目的是運(yùn)用工程地質(zhì)學(xué)等相關(guān)理論，應(yīng)用科學(xué)的勘察方法，利用先進(jìn)的測試技術(shù)及儀器，依照一定的程序?qū)ㄖ?xiàng)目場地進(jìn)行調(diào)研。調(diào)查、分析、研究與工程建設(shè)相關(guān)的工程地質(zhì)條件、施工建設(shè)對所在地及周邊自然地質(zhì)環(huán)境造成的影響等內(nèi)容，并對勘察成果及技術(shù)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)，以便為工程建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工提供科學(xué)、詳實(shí)、準(zhǔn)確的工程地質(zhì)資料及技術(shù)參數(shù)。伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國建筑行業(yè)也迅速擴(kuò)張。工程項(xiàng)目的不斷增多使工程施工中遇到越來越多的問題，施工的地質(zhì)條件也變得越發(fā)的復(fù)雜。在目前我國的各項(xiàng)工程項(xiàng)目中，巖土工程勘察是保證各項(xiàng)工程順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，我國巖土工程相關(guān)技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，巖土工程勘察技術(shù)的手段和方法也在不斷的提高。在國內(nèi)很多建筑企業(yè)已經(jīng)能夠獨(dú)立完成復(fù)雜工程的勘察和施工，這些施工項(xiàng)目主要含有超高層建筑處理復(fù)雜地基、圍海造陸等。

二、工程地球物理勘察

工程物探在我國已有40 多年歷史，早期主要引用傳統(tǒng)的物探方法，如地面直流電法、電測井等，方法單一，多解性強(qiáng)，誤差很大，效果不理想。近年來，開發(fā)了適應(yīng)工程需要的新技術(shù)、新方法、新領(lǐng)域，并與巖土工程測試密切結(jié)合，逐步顯示出它的生命力。工程物探既有勘察的功能，又有測試的功能，全稱是否可改為“工程地球物理探測”。工程物探的技術(shù)含量很高，是一種非破損探測技術(shù)，隨著相關(guān)的物理技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在今后15 年內(nèi)可能有更大的飛躍。

由于工程物探具有探測深度較淺，范圍較小，精度要求較高，成本要求低等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的物探方法不能照搬，有的可以移植，有的可以改造和借鑒，更多的是要?jiǎng)?chuàng)新。應(yīng)密切結(jié)合工程需要，例如探測基巖面、地下洞穴、孤石、管線、古墓、防空洞、樁身缺陷、破碎帶、漏水點(diǎn)等目的物，使工程物探成為巖土工程勘察不可缺少的手段。

不同的探測目的，不同的地質(zhì)條件和工程條件，要用不同的適用的物理方法。因此，工程物探的方法肯定是多種多樣的，再加上“多解性”，有時(shí)需采用“綜合物探”。但并非所有工程物探都要用綜合方法。近年來，國內(nèi)外應(yīng)用各種物探原理（彈性波、聲波、電壓磁波、應(yīng)力波等）開發(fā)了一批性能很強(qiáng)的專用儀器，如波速儀、探地雷達(dá)、管線探測儀、打樁分析儀等，這些儀器的特點(diǎn)除了精度高、抗干擾能力強(qiáng)等一般優(yōu)點(diǎn)外，還有兩個(gè)重要特點(diǎn)：一是目的性強(qiáng)，非常明確用于工程上的某種目的，如測定巖土介質(zhì)的波速，探測具有介面的目的物，探測金屬或非金屬管線，探測樁身缺陷和測定樁的承載力等等；二是充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，配有功能很強(qiáng)的軟件，使儀器智能化，包括數(shù)據(jù)處理、數(shù)學(xué)運(yùn)算、信息傳輸、數(shù)據(jù)庫、層析技術(shù)、分析判別、圖形處理等等，既便于用戶掌握，又提高了分析能力。這類儀器的研制和應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)是今后的重要方向。

三、巖土工程勘察數(shù)字化

傳統(tǒng)的巖土工程勘察技術(shù)勘察測試得到的浩瀚的地質(zhì)和巖土信息，需用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、模糊數(shù)學(xué)等不確定性理論進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析計(jì)算的數(shù)學(xué)模型不夠成熟，計(jì)算參數(shù)的不確定性非常突出，初始條件和邊界條件常常并不確切，在進(jìn)行理論分析和數(shù)學(xué)力學(xué)計(jì)算時(shí)往往需要巖土工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷和修正，不能離開人的干預(yù)和決策：傳統(tǒng)的巖土工程資料分析和解釋一般都局限于二維、靜態(tài)的表達(dá)，這種表達(dá)描述空間構(gòu)造起伏變化的直觀性差，往往不能充分揭示它們空間變化的規(guī)律，難以使人們直接、完整、準(zhǔn)確地理解，也就越來越不能滿足工程的空間分析要求。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，未來巖土工程勘察的發(fā)展趨勢就是將巖土工程勘察與勘察技術(shù)的數(shù)字化相結(jié)合，利用地理信息系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、管理能力和空間查詢、分析能力，解決傳統(tǒng)巖土工程勘察由于勘察數(shù)據(jù)內(nèi)容上的復(fù)雜性和形式上的多樣性。對巖土工程勘察方法實(shí)旅改進(jìn)，逐步過渡到數(shù)字化勘察技術(shù)，并推廣使其廣泛應(yīng)用，這是勘察工程發(fā)展的必然趨勢。

要實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察數(shù)字化，具體如下：

分析巖土工程勘察對象的基本特征。巖土工程勘察對象構(gòu)造的規(guī)模、起因、結(jié)構(gòu)、形態(tài)差別較大，但所有復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造都能抽象為點(diǎn)、線、面、體四種元素的集合。任何地質(zhì)對象在空間上都占有一定的范圍及位置，有一定的形態(tài)和性質(zhì)特征，且與其他地質(zhì)對象間存在一定的空間聯(lián)系。因此，地質(zhì)對象的基本特征可歸結(jié)為空間特征、屬性特征和空間關(guān)系特征三個(gè)方面。

分析巖土工程勘察建模的依據(jù)。巖土工程地質(zhì)模型是人們對客觀事物認(rèn)識(shí)的精煉和圖示化。建模最基本的依據(jù)是觀點(diǎn)及理論基礎(chǔ)。這里推崇巖體巖土工程力學(xué)，其核心觀點(diǎn)就是巖體，結(jié)構(gòu)面起主導(dǎo)作用，軟弱巖層（軟巖）起著起始變形與突破的作用。結(jié)構(gòu)面類型較多，性狀復(fù)雜，不僅有軟硬之分，還有大小之分和分布上的隨機(jī)性。

明確巖土工程勘察建模的過程。一是工程變量預(yù)測。巖土工程地質(zhì)建模的主要目的之一就是預(yù)測一個(gè)或多個(gè)工程地質(zhì)變量的空間變化。在工程地質(zhì)中，變量則是地層、構(gòu)造、斷層等的空間分布特征及其物理力學(xué)性質(zhì)；在污染評(píng)價(jià)中，變量是土壤或地下水的污染程度；在礦產(chǎn)評(píng)價(jià)中，變量是礦石品位；在地下水研究中，變量是水動(dòng)力參數(shù)，如水流速度。對某些研究區(qū)域的相關(guān)地質(zhì)變量由于不可能進(jìn)行連續(xù)的量測，往往取一些有代表性的點(diǎn)，然后再利用各種不同的預(yù)測技術(shù)，來推測出整個(gè)研究區(qū)域的該地質(zhì)變量的空間變化規(guī)律。二是巖土工程地質(zhì)特征解釋。一般包含條件化及離散化兩方面，即以巖性或巖土類型等控制特征為條件，將工程地質(zhì)信息進(jìn)行離散化，從而確定工程地質(zhì)邊界和相關(guān)特征描述。

基于GIS的巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。我們以GIS為基礎(chǔ)的巖土工程勘察的相關(guān)數(shù)據(jù)信息分為地理信息數(shù)據(jù)，其主要分為：空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)主要來源于：基礎(chǔ)的地理數(shù)據(jù)，如地形、地貌各項(xiàng)數(shù)據(jù)圖以及自然區(qū)劃數(shù)據(jù)圖；巖土工程勘察數(shù)據(jù)，主要包括施工區(qū)域內(nèi)地質(zhì)勘察的資料，包括了該區(qū)域內(nèi)勘察的全部內(nèi)容，如周圍環(huán)境、巖石性質(zhì)及特種、地理?xiàng)l件等，也有一些地表信息，如沉積相、液化等級(jí)、年代等等。而實(shí)施巖土勘察工程數(shù)據(jù)可系統(tǒng)的一般程序?yàn)椋菏紫?、概念模型設(shè)計(jì)。該數(shù)據(jù)庫應(yīng)用屬于集中處理各項(xiàng)數(shù)據(jù)的問題，是一項(xiàng)比較困難的工作，巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫管理則是此類數(shù)字化系統(tǒng)的基本工作之一，只有將地質(zhì)實(shí)體與相關(guān)性能分離出來，才能得到反應(yīng)信息的概念模型，再以工作人員測量的實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，間接建立概念數(shù)據(jù)模型研究數(shù)據(jù)實(shí)體與性能之間的聯(lián)系，并以此為前提設(shè)計(jì)對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)。其次、數(shù)據(jù)庫的建立與實(shí)現(xiàn)。一般情況下將此類工程的一體化系統(tǒng)數(shù)據(jù)分為三種，用戶原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)中間數(shù)據(jù)、最終數(shù)據(jù)。用戶原始數(shù)據(jù)由分散的測點(diǎn)數(shù)據(jù)組成；系統(tǒng)中間數(shù)據(jù)則是以用戶原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)自動(dòng)形成的，并以地表等值線模型、三維表面模型、剖面模型等因素為基礎(chǔ)，繪制出符合用戶要求的圖件，還能實(shí)施查詢功能；最終數(shù)據(jù)則包含了各種各樣的類型，以用戶要求為基礎(chǔ)，通過中間數(shù)據(jù)獲得含有圖形的文件。

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