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巖土勘探論文范文第1篇

【摘要】目前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，巖土工程勘探工作涉及的領(lǐng)域相對來說還是很廣泛的，在一些建筑項目中，也離不開巖土工程勘察。

【關(guān)鍵詞】巖土勘察 勘察專業(yè) 問題與策略

一、巖土工程勘察的方法

（1）工程地質(zhì)測繪。工程地質(zhì)測繪作為巖土工程勘察的一項基礎(chǔ)性工作，一般要在工程勘察的初期施。通過用地質(zhì)與工程地質(zhì)的相關(guān)理論，對地面的地質(zhì)情況進(jìn)行觀察與描述，并通過對其性質(zhì)與規(guī)律的分析，進(jìn)而推斷地下的地質(zhì)情況，依次來為勘探、測試工作提供相關(guān)的依據(jù)。

（2）勘探與取樣。勘探工作主要包括鉆探、物探和坑探等方法。鉆探和坑探也叫勘探工程，屬于直接勘探手段，能準(zhǔn)確的了解地下的相關(guān)地質(zhì)情況，在巖土工程勘察工作中是不可或缺的。其中鉆探方法的使用最為廣泛，可根據(jù)勘察的要求和地層的類別選擇不同的鉆探方法。在用鉆探方法不能查明地下地質(zhì)的情況下，則可采用坑探的方法。坑探工程的類型比較多，應(yīng)依據(jù)勘察的要求進(jìn)行選擇使用。

（3）室內(nèi)試驗與原位測試。室內(nèi)試驗與原位測試的目的主要是為巖土工程問題的分析和評價提供所需的一些技術(shù)參數(shù)，包括巖土的滲透性參數(shù)、固結(jié)變形特性參數(shù)、強(qiáng)度參數(shù)和應(yīng)變、應(yīng)力時間關(guān)系的參數(shù)等。原位測試往往要借助于勘探工程實施，是詳細(xì)勘察階段的一種主要勘察方法。

二、巖土工程勘察中存在的問題

（1）缺乏規(guī)范有序的市場環(huán)境。根照《建筑工程勘察質(zhì)量管理辦法》當(dāng)中所講述的內(nèi)容，對于在進(jìn)行巖土工程的勘察工作當(dāng)中所承包的業(yè)務(wù)、資費標(biāo)準(zhǔn)都有詳細(xì)的說明。但是，在我國任然有相當(dāng)一部分的勘察企業(yè)沒有按照國家的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)的工作，在實際的工作當(dāng)中存在相互之間的惡性競爭、相互壓價等一系列的情況出現(xiàn)，通過壓低勘察的成本來獲取項目，導(dǎo)致了在實際工程展開過程當(dāng)中導(dǎo)致前期的成本投入過低，使得項目不能夠按照科學(xué)的方法以及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，不管是在勘察的深度還是在勘察的廣度上面都不能滿足實際的需要，使得最終的勘察結(jié)果不盡人意，不能夠合格完成預(yù)定的目標(biāo)。

（2）工作安排不夠合理，前期準(zhǔn)備不夠充分。進(jìn)行巖土勘察是一項具有挑戰(zhàn)性的工程，必須要結(jié)合先進(jìn)的看產(chǎn)技術(shù)手段以及研究方法進(jìn)行多方面的數(shù)據(jù)分析，同時很容易受到外界因素的干擾，因此在實際的工作當(dāng)中就會遇到各種各樣的問題，給工程人員帶來了很多的麻煩。工作人員要是在實際的工作當(dāng)中考慮不夠周全，就會使得最終的勘察數(shù)據(jù)缺乏實際的操作性、參考性以及可控性不充分。很多的工程人員為了加快工程速度，就會認(rèn)為的減少在野外的勘察工作量，由于數(shù)據(jù)采集不夠全面使得工作不能夠依照實際的情況進(jìn)行，最終會導(dǎo)致資料失真，嚴(yán)重的影響到了數(shù)據(jù)的真實性，由于沒有可靠的數(shù)據(jù)支持，那么就會使得在施工過程當(dāng)中的危險系數(shù)提升。巖土的勘察工作對于數(shù)據(jù)的要求是非常嚴(yán)格的，但在很多情況下由于沒有在前期的工作上面下工夫，使得在實際的操作過程當(dāng)中不能夠順利的進(jìn)行。

（3）勘察技術(shù)手段較為落后。巖土的勘察工作是需要嚴(yán)格進(jìn)行實地的考察，如今的勘察過程當(dāng)中，有大部分是企業(yè)依然使用以往的技術(shù)手段進(jìn)行實地的勘察，并沒有運用到先進(jìn)的勘察技術(shù)，沒有將現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行更新；還有一些單位運用了新的勘察技術(shù)，但是仍然沒有達(dá)到預(yù)計的效果，計算機(jī)技術(shù)并沒有在勘察過程當(dāng)中得到很好的運用以及推廣，這就使得相關(guān)的軟件無法進(jìn)行及時的更新，更不上時代的步伐，同時，現(xiàn)有的一些軟件的性能還有待進(jìn)一步的提升。相關(guān)軟件的功能還相對的單一化，這就使得我國的勘察工程的計算機(jī)方面的技術(shù)存在很多的問題，要是不能夠得到有效的集成，那么就會使得數(shù)據(jù)的分析以及處理變得相對困難，在很多層面都有一定的限制性，會使得勘察工作陷入困境。

（4）勘察質(zhì)量不高。第一，因為勘查工作的前期準(zhǔn)備不夠充分，為了獲得項目而大幅度的壓低成本，但是為了爭取更多的利益而在工作量上打折扣；第二，在鉆探、檢測取樣方面不合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，在實際的勘察過程當(dāng)中為了加快工作速度，導(dǎo)致了在鉆探過程中不按照相關(guān)的規(guī)定來進(jìn)行，很多情況是兩到三米才提一次鉆，使得很多情況下鉆探的分層位置存在很大的誤差，甚至是一樓一些較為特殊的地質(zhì)情況，比如軟弱的透鏡體，小裂縫等。另外，在取樣的過程當(dāng)中很少有大量取樣的情況，一般都只是從巖心管當(dāng)中提取原土樣。有些單位更為惡劣，通過現(xiàn)場獲取的少量樣品，其余的數(shù)據(jù)通過人為編造而成。第三，勘察結(jié)果報告當(dāng)中只是在分析內(nèi)容當(dāng)中進(jìn)行大量的描述，很少有實際的數(shù)據(jù)出現(xiàn)，因此，對于實際工程的指導(dǎo)價值很低。

三、解決問題的措施

（1）嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)程序、規(guī)范市場行為、推行全程化監(jiān)理。嚴(yán)格的科學(xué)的建設(shè)程序應(yīng)當(dāng)是“先勘察，后設(shè)計，再施工”。要是不依照程序辦事，那么就會出問題。首先，必須要按照國家的相關(guān)法律法規(guī)進(jìn)行相關(guān)的項目招標(biāo)工作以及對實施過程當(dāng)中的主體進(jìn)行有效的監(jiān)管，其次要對工程的每一個環(huán)節(jié)進(jìn)行實時的監(jiān)控，以保證在工程過程當(dāng)中不會出現(xiàn)違規(guī)行為，確?？辈旃ぷ鞯馁|(zhì)量以及投資收益最大化。

（2）提高相關(guān)人員的素質(zhì)，加強(qiáng)對相關(guān)人員的培訓(xùn)?？辈靻挝灰胧沟孟嚓P(guān)市場機(jī)制能夠得到完善，那么久需要構(gòu)建一個良好的勘察體系，那么就要強(qiáng)化對相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)工作。相關(guān)的從業(yè)人員素質(zhì)的高低會直接影響到勘察工作的質(zhì)量，同時也是相關(guān)工作開展的基礎(chǔ)以及條件。另外，擁有高素質(zhì)的勘察人員能夠使得勘察數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)可靠。因此要加大在人員培養(yǎng)方面的投入，確保相關(guān)的人員能夠接受到良好的教育。

巖土勘探論文范文第2篇

論文關(guān)鍵詞：公路工程地質(zhì)勘察報告報告編寫

論文摘要：公路工程地質(zhì)勘察報告是公路路基、構(gòu)筑物設(shè)計和施工的重要依據(jù)。報告要充分搜集利用相關(guān)的工程地質(zhì)資料，做到內(nèi)容齊全，論據(jù)充足，重點突出，正確評價公路構(gòu)筑物的場地條件、地基巖土條件和特殊問題，為公路工程設(shè)計和施工提供合理適用的建議。

公路工程地質(zhì)勘察報告是公路工程地質(zhì)勘察的最終成果，是公路路基及構(gòu)筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計和施工的重要依據(jù)。報告是否正確反映工程地質(zhì)條件和巖土工程特點，關(guān)系到工程設(shè)計和施工能否安全可靠、措施得當(dāng)、經(jīng)濟(jì)合理。當(dāng)然，不同的工程項目，不同的勘察階段，報告反映的內(nèi)容和側(cè)重有所不同。下面談一談有關(guān)公路工程地質(zhì)勘察報告的編寫工作。

一、公路工程地質(zhì)勘察內(nèi)容

1．路線工程地質(zhì)勘察。主要查明與路線方案及路線布設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問題。選擇地質(zhì)條件相對良好的路線方案，在地形、地質(zhì)條件復(fù)雜的地段，重點調(diào)查對路線方案與路線布設(shè)起控制作用的地質(zhì)問題，確定路線的合理布設(shè)。

2．路基、路面工程地質(zhì)勘察。在初勘、定測階段，根據(jù)選定的路線位置，對中線兩側(cè)一定范圍的地帶，進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察，為路基路面的設(shè)計與施工提供工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料。

3．橋涵工程地質(zhì)勘察。按初勘、詳勘階段的不同深度要求，進(jìn)行相應(yīng)的工程地質(zhì)勘察，為橋涵的基礎(chǔ)設(shè)計提供地質(zhì)資料。一是對各比較方案進(jìn)行調(diào)查，配合路線、橋梁專業(yè)人員，選擇地質(zhì)條件比較好的橋位；二是對選定的橋位進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察，為橋梁及其附屬工程的設(shè)計和施工提供所需要的地質(zhì)資料。

4．隧道工程地質(zhì)勘察。隧道多是路線布設(shè)的控制點且影響路線方案的選擇。通常包括兩項內(nèi)容：一是隧道方案與位置的選擇，包括隧道與展線或明挖的比較；二是隧道洞口與洞身的勘察。

5．天然筑路材料工程地質(zhì)勘察。筑路材料勘察的任務(wù)是充分發(fā)掘、改造和就近利用沿線的一切材料對分布在沿線的天然筑路材料和工業(yè)廢料，按初勘和詳勘階段的不同深度進(jìn)行勘察，為公路設(shè)計提供筑路材料的資料。

二、報告的編制程序

1．外業(yè)實物工作量的匯集、檢查和統(tǒng)計。此項工作應(yīng)于外業(yè)結(jié)束后即進(jìn)行。首先應(yīng)檢查各項資料是否齊全，特別是試驗資料是否出全，同時可編制測量成果表、勘察工作量統(tǒng)計表和勘探點（鉆孔）工程地質(zhì)平面圖。

2．對照原位測試和土工試驗資料，校正現(xiàn)場地質(zhì)編錄。這是一項很重要的工作，但往往被忽視，從而出現(xiàn)野外定名與試驗資料相矛盾，鑒定砂土的狀態(tài)與原位測試和試驗資料相矛盾。

3．對整個報告進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)規(guī)劃。由于公路工程地質(zhì)有其特殊性，屬于多專業(yè)合作工程。因此，對整個報告提前進(jìn)行整體框架結(jié)構(gòu)規(guī)劃是十分必要的。

4．編繪鉆孔工程地質(zhì)綜合柱狀圖。柱狀圖中標(biāo)明各層的地質(zhì)年代、成因類型、承載力基本容許值、摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值和地下水位及地質(zhì)描述。

5．劃分巖土工程地質(zhì)層，編制分層統(tǒng)計表，進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計。地基巖土的分層恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到評價的正確性和準(zhǔn)確性。因此，此項工作必須按地質(zhì)年代、成因類型、巖性、狀態(tài)、風(fēng)化程度、物理力學(xué)特征來綜合考慮，正確地劃分每一個單元的巖土層。另外應(yīng)注意，工程地質(zhì)層的劃分，不是越細(xì)越好，當(dāng)然也不是越粗越好，除了遵循一般的劃分原則之外，還應(yīng)結(jié)合工程對象進(jìn)行劃分。在正確劃分出工程地質(zhì)層后，編制分層統(tǒng)計表。最后，進(jìn)行分層試驗資料的數(shù)理統(tǒng)計，查算分層承載力。

6．編繪工程地質(zhì)縱斷面圖和其他專門圖件。公路工程地質(zhì)縱斷面圖是公路工程地質(zhì)勘察報告的重要組成部分，對公路工程的設(shè)計和施工有著重要意義。

7．編寫工點工程地質(zhì)勘察報告。按以上順序進(jìn)行工作可減少重復(fù)，提高效率；避免差錯，保證質(zhì)量。

8．編寫全線工程地質(zhì)總說明書?？傉f明書是報告的核心框架，它全面地分析了整條路線的工程特征，是設(shè)計人員掌握全線地質(zhì)情況的指南。

三、全線工程地質(zhì)總說明書論述的主要內(nèi)容

一個完整的全線工程地質(zhì)總說明書應(yīng)由下面幾部分組成：

1．前言：要敘述工程概況、勘察的目的和任務(wù)，勘察依據(jù)、勘察的方法和完成的工作量。本部分重點要注意的是：公路的等級，勘察所屬階段，編制報告所使用的規(guī)范、規(guī)程一定要保證是現(xiàn)行版本，已經(jīng)廢棄的規(guī)范不能作為勘察依據(jù)。

2．工程地質(zhì)條件：自然地理、氣象和水文條件、地形地貌、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、區(qū)域地層巖性、工程地質(zhì)分區(qū)。地震活動性和抗震設(shè)計主要參數(shù)、沿線不良地質(zhì)和特殊性巖土問題、水文地質(zhì)特征。

3．巖土的主要物理力學(xué)指標(biāo)：本部分主要是把整條路線的巖土參數(shù)，按照巖土形成時間、成因及性質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計分析，然后依據(jù)分析結(jié)果對各類巖土進(jìn)行概括性評價。

4．工程地質(zhì)評價：包括勘區(qū)穩(wěn)定性和適宜性的評價、重點工點工程地質(zhì)評價和路線方案評價。對于路線方案的比較，主要根據(jù)各路線方案所經(jīng)地區(qū)的地質(zhì)情況的差異進(jìn)行比較分析，最終推薦出地質(zhì)情況相對較好的路線方案。

5．沿線天然筑路材料：取土場要依據(jù)有關(guān)規(guī)范的要求，根據(jù)土料強(qiáng)度CBR、含水率W、液限WP、塑性指數(shù)Ip等參數(shù)對料場質(zhì)量進(jìn)行評述。

6．結(jié)論及建議：結(jié)論是勘察報告的精華，一般包括以下幾點：（1）區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造單元、地震參數(shù)和建筑適宜性的評價；（2）勘區(qū)不良地質(zhì)、特殊性巖土的分布及地質(zhì)災(zāi)害對工程影響的大?。唬?）重要構(gòu)筑物的地基情況、基礎(chǔ)形式及其他處理措施；（4）勘區(qū)內(nèi)的地下水及地表水的腐蝕性評價；（5）路線方案的評選；（6）其他需要專門說明的問題。

7．附表及附圖：全線工程地質(zhì)總說明書的附表和附圖主要包括：完成工程量一覽表、地震液化判別計算表、水質(zhì)評價表、水質(zhì)分析報告、路基分段說明表、不良地質(zhì)地段表、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖、路線工程地質(zhì)平面圖、路線工程地質(zhì)縱斷面圖、取土場工程地質(zhì)柱狀圖、路基工程地質(zhì)柱狀圖等。

四、工點工程地質(zhì)勘察報告的內(nèi)容

應(yīng)根據(jù)任務(wù)要求、勘察階段、地質(zhì)條件、工程特點等具體情況確定，主要包括以下內(nèi)容：

1．?dāng)M建工程概述，介紹擬建構(gòu)筑物的地理位置、中心里程和規(guī)模。

2．勘察方法和勘察任務(wù)布置，介紹本工點所使用的勘察手段及布設(shè)工作量的多少。

3．地質(zhì)地貌概況，應(yīng)從以下三個方面加以論述：（1）地質(zhì)結(jié)構(gòu)。主要闡述的內(nèi)容是：地層（巖石）、巖性、厚度；構(gòu)造形跡，路線所經(jīng)地區(qū)的構(gòu)造狀況，構(gòu)造與線路關(guān)系及影響程度；巖層中節(jié)理、裂隙發(fā)育情況和風(fēng)化、破碎程度；（2）地貌。包括勘察場地的地貌部位、主要形態(tài)、次一級地貌單元劃分；（3）不良地質(zhì)現(xiàn)象。包括勘察場地及其周圍有無滑坡、崩塌、塌陷、潛蝕、沖溝、地裂縫等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

4．地基巖土分層及其物理力學(xué)性質(zhì)，這一部分是工點工程地質(zhì)勘察報告著重論述的問題，為工程地質(zhì)評價、基礎(chǔ)類型和地基處理方案建議提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。下面介紹分層的原則和分層敘述的內(nèi)容：

（1）分層原則。土層按地質(zhì)時代、成因類型、巖性、狀態(tài)和物理力學(xué)性質(zhì)劃分；巖層按巖性、風(fēng)化程度、物理力學(xué)性質(zhì)劃分。厚度小、分布局限的可作夾層處理，厚度小而反復(fù)出現(xiàn)可作互層處理。

（2）分層編號方法。常見三種編號法：第一，從上至下連續(xù)編號，即①、②、③……層；第二，土層、巖層分別連續(xù)編號，如土層Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3……巖層Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3……第三，按土、石大類和土層成因類型分別編號。如某工地填土1；沖積黏土2-1、沖積粉質(zhì)黏土2-2，沖積細(xì)砂2-3；殘積可塑狀粉質(zhì)黏土3-1、殘積硬塑狀粉質(zhì)黏土3-2；強(qiáng)風(fēng)化花崗巖4-1，中風(fēng)化花崗巖4-2，微風(fēng)花崗巖4-3。目前，大多數(shù)分層是采用第一種方法，并已逐步地加以完善。總之，地基巖土分層編號、編排方法應(yīng)根據(jù)勘察的實際情況，以簡單明了，敘述方便為原則。

（3）分層敘述內(nèi)容。對每一層巖土，要敘述如下的內(nèi)容：

分布：通常有“普遍”、“較普遍”、“廣泛”、“較廣泛”、“局限”、“僅見于”等用語。

埋藏條件：包括層頂埋藏深度、標(biāo)高、厚度。

巖性和狀態(tài)：土層，要敘述顏色、成分、飽和度、稠度、密實度、分選性等；巖層，要敘述顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、節(jié)理裂隙發(fā)育情況、風(fēng)化程度、巖心完整程度；裂隙的發(fā)育情況，要描述裂隙的產(chǎn)狀、密度、張閉性質(zhì)、充填情況；關(guān)于巖心的完整程度，除區(qū)分完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎外，還應(yīng)描述巖心的形狀，即區(qū)分出長柱狀、短柱狀、餅狀、碎塊狀等。取樣和試驗數(shù)據(jù)：應(yīng)敘述取樣個數(shù)、主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。對敘述的每一物理力學(xué)指標(biāo)，應(yīng)有最大值、最小值、平均值和經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計后的修正值。

原位測試情況：包括試驗類別、次數(shù)和主要數(shù)據(jù)。也應(yīng)敘述其最大值、最小值、平均值和經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計后的修正值。

承載力：據(jù)土工試驗資料和原位測試資料分別查算承載力基本容許值和摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值。

5．地下水簡述：地下水是決定場地工程地質(zhì)條件的重要因素。報告中一般涉及有關(guān)地下水的參數(shù)有：（1）地下水埋藏條件：是孔隙水，或是裂隙水，或是巖溶水；是承壓水，或是潛水，或是滯水，或是層間水，含水巖組的巖性，滲透性大小空間分布特征。（2）地下水的動態(tài)：水位水量隨年度、季節(jié)等時段的變化規(guī)律和幅度大小，水質(zhì)變化情況，徑流方向的變化。（3）補徑排條件：補給區(qū)在哪，補給量多大，補給范圍多大；徑流區(qū)在哪，徑流量多大，徑流方向如何；排泄區(qū)在哪，排匯量多少。（4）水質(zhì)特征：一般性指標(biāo)，腐蝕性指標(biāo)，特殊指標(biāo)（如礦泉水）。

6．場地穩(wěn)定性和適宜性的評價：場地穩(wěn)定性評價主要是選址和初勘階段的任務(wù)。應(yīng)從以下幾個方面加以論述：（1）場地所處的地質(zhì)構(gòu)造部位，有無活動斷層通過，附近有無發(fā)震斷層；（2）地震基本烈度，地震動峰值加速度；（3）場地所在地貌部位，地形平緩程度，是否臨江河湖海，或臨近陡崖深谷；（4）場地及其附近有無不良地質(zhì)現(xiàn)象，其發(fā)展趨勢如何；（5）地層產(chǎn)狀，節(jié)理裂隙產(chǎn)狀，地基土中有無軟弱層或可液化砂土；（6）地下水對基礎(chǔ)有無不良影響。報告對場地穩(wěn)定性作出評價的同時，應(yīng)對不良地質(zhì)作用的防治，增強(qiáng)建筑物穩(wěn)定性方面的措施提供建議。

7．其他專門要求，論述的問題對于設(shè)計部門提出的一些專門問題，報告應(yīng)予以論述。

8．結(jié)論與建議。一般來說，上列概述、地基巖土分層及其物理力學(xué)性質(zhì)、地下水簡述和結(jié)論與建議等四項，是每個勘察報告必須敘述的內(nèi)容?？傊?，要根據(jù)勘察項目的實際情況，盡量做到報告內(nèi)容齊全、重點突出、條理通順、文字簡練、論據(jù)充實、結(jié)論明確、簡明扼要、合理適用。

9．對于公路工程中的收費站及服務(wù)區(qū)的勘察及報告編寫，屬于工業(yè)與民用建筑范疇，要依據(jù)現(xiàn)行版的《巖土工程勘察規(guī)范》、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》、《建筑地震設(shè)計規(guī)范》和其他相關(guān)規(guī)范。

五、工程地質(zhì)圖表編制要點

1．綜合工程地質(zhì)平面圖，在總說明中的附圖，要求提綱契領(lǐng)，應(yīng)綱要性標(biāo)出各種工程地質(zhì)現(xiàn)象，或可作專門圖件，不能圖省事以“路線工程地質(zhì)平面圖”來替代“綜合工程地質(zhì)平面圖”。

2．勘探點平面布置圖，勘探點平面布置圖是在地形圖上標(biāo)明工程構(gòu)筑物、各勘探點、各現(xiàn)場原位測試點以及勘探剖面線的位置，并注明各勘探點、原位測試點的坐標(biāo)及高程。該圖應(yīng)在較大比例尺的工程地質(zhì)圖上進(jìn)行編制，地形地貌復(fù)雜時應(yīng)專門作測繪工作。

3．鉆孔柱狀圖，反映場地的地層變化情況，在圖上應(yīng)標(biāo)明地層代號、巖土分層序號、層底深度、層底標(biāo)高、層厚、地質(zhì)柱狀圖、鉆孔結(jié)構(gòu)、巖心采取率、巖土取樣深度和樣號、原位測試深度和相關(guān)數(shù)據(jù)。在柱狀圖的上方，應(yīng)標(biāo)明鉆孔編號、里程、坐標(biāo)、孔口標(biāo)高、地下水靜止水位埋深、施工日期等。柱狀圖比例尺一般采用整比例，如1∶100或1∶150。

4．工程地質(zhì)剖面圖，此圖是作為地基基礎(chǔ)設(shè)計的主要圖件。其質(zhì)量好壞的關(guān)鍵在于:剖面線的布設(shè)是否恰當(dāng)；地基巖土分層是否正確；分層界線，尤其是透鏡體層、巖性漸變線的勾連是否合理；剖面線縱橫比例尺的選擇是否恰當(dāng)。理論上剖面比例尺的選擇，應(yīng)盡量使縱、橫比例尺一致或相差不大，以便真實反映地層產(chǎn)狀，但由于公路工程中的構(gòu)筑物一般呈條帶狀，如大中橋等，致使縱、橫比例尺一般相差較大，一般橫比例尺采用（1∶2000），受報告篇幅影響，縱比例尺一般采用（1∶200）～（1∶500），具體比例要按鉆孔的深度而定。在剖面圖上，必須標(biāo)上剖面線號，如6-6′或F-F′。剖面中各孔柱，應(yīng)標(biāo)明分層深度、鉆孔孔深和巖性花紋，以及巖土取樣位置及原位測試位置和相關(guān)數(shù)據(jù)。在剖面圖旁側(cè)，應(yīng)用垂直線比例尺標(biāo)注標(biāo)高，孔口高程須與標(biāo)注的標(biāo)高一致。剖面上鄰孔間的距離用數(shù)字寫明，并附上巖性圖例。

5．土工試驗成果表，主要有抗剪強(qiáng)度曲線、壓縮曲線等，一般由土工試驗室提供。

6．現(xiàn)場原位測試圖件，包括載荷試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、重型動力觸探試驗、十字板剪切試驗等的成果圖件。

7．樁基力學(xué)參數(shù)表，如果建議采用樁基礎(chǔ)，應(yīng)按選用的樁型列出分層樁周摩擦力，并考慮樁的入土深度確定樁端土承載力。除上述附表之外。有的分層復(fù)雜時，應(yīng)編制地基巖土劃分及其埋藏條件表。

8．其他專門圖件，對于特殊地質(zhì)條件及專門性工程，根據(jù)各自的特殊需要，繪制相應(yīng)的專門圖件等。

六、結(jié)語

本文簡單介紹了公路工程地質(zhì)勘察報告的編制方法，由于公路工程的勘察階段較多，線路工程所跨越的地質(zhì)單元繁雜，一般每個工程對報告的編制都會有特殊的要求，因此本文很難將各種情況一一盡述，更詳盡的內(nèi)容，有待于進(jìn)一步論述。

參考文獻(xiàn)

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巖土勘探論文范文第3篇

【關(guān)鍵詞】巖土工程；數(shù)字化勘察；應(yīng)用方法

1. 引言

巖土工程勘察是工程設(shè)計的先決條件。一般巖土工程信息，包括地形地貌、地層界面、斷層、地下水位、風(fēng)化層厚度以及各種物探、化探資料，這些資料只是一些離散的數(shù)據(jù)，巖土工程技術(shù)人員較難直接利用它們再去分析場地中工程地質(zhì)參數(shù)的分布規(guī)律，更何況傳統(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。 隨著計算機(jī)圖形處理技術(shù)的完善，已經(jīng)完全可以集成以巖土工程建模、巖土工程數(shù)字化、巖土工程數(shù)據(jù)庫管理、巖土工程特性分析、巖土工程地質(zhì)解釋以及空間分析和預(yù)測、地學(xué)統(tǒng)計和圖形可視化的一體化系統(tǒng)，繼而發(fā)展成為現(xiàn)代化、信息化為一體的巖土工程勘察數(shù)字化新體系。本論文就將主要對數(shù)字化的巖土工程勘察進(jìn)行簡單的探討，以期和同行分享。

2. 巖土工程勘察方法概述

2.1 傳統(tǒng)的巖土工程勘察方法存在的問題。

(1)勘察資料過于地質(zhì)化。 由于部門長期的條塊分割，勘察、設(shè)計分散作業(yè)，加之巖土工程規(guī)范制定和新技術(shù)、新方法應(yīng)用的滯后，以及專業(yè)設(shè)置過細(xì)，巖土工程本身的特殊性等原因，設(shè)計與勘察之間脫鉤多，使得勘察提供的巖土工程信息通常以設(shè)計人員難以理解的形式出現(xiàn)，而且勘察也較難參與設(shè)計的全過程；設(shè)計人員也因知識的局限，很難深層次理解巖土工程勘察信息，因而勘察成果在設(shè)計中的轉(zhuǎn)化率較低，造成許多不應(yīng)有的浪費和損失。

(2)數(shù)字化地圖與數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)間不夠貫通。 地形圖是設(shè)計系統(tǒng)的底圖或稱基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，由于數(shù)字化地圖中的某些環(huán)節(jié)技術(shù)條件不成熟，與CAD設(shè)計軟件的接口不匹配，很難順利實現(xiàn)對接，設(shè)計系統(tǒng)不得不重新將勘察資料數(shù)字化，影響了設(shè)計系統(tǒng)CAD的推廣應(yīng)用。

(3)勘察信息數(shù)字化程度低。 勘察部門提供的勘察信息往往以圖紙、表格、文字等形式為主，內(nèi)容上定性描述較多。這一方面造成設(shè)計人員對于勘察信息難于準(zhǔn)確理解，另一方面造成對勘察信息處理、利用上的困難。

2.2 數(shù)字化勘察技術(shù)概述。數(shù)字化巖土工程勘察是指應(yīng)用當(dāng)代測繪技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和CAD技術(shù)，通過計算機(jī)及其軟件，把一個工程項目的所有信息(勘察、設(shè)計、進(jìn)度、計劃、變更等數(shù)據(jù))有機(jī)地集成起來，建立綜合的計算機(jī)輔助信息流程，使勘察設(shè)計的技術(shù)手段從手工方式向現(xiàn)代化CAD技術(shù)轉(zhuǎn)變，作到數(shù)據(jù)采集信息化、勘察資料處理數(shù)字化、硬件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、圖文處理自動化，逐步形成和建立適應(yīng)多專業(yè)、多工種生產(chǎn)的高效益、高柔性、智能化的工程勘察設(shè)計體系。該技術(shù)體系用系統(tǒng)工程觀點，把勘察、設(shè)計的圖紙、圖像、表格、文字等以數(shù)字化形式存貯，供各專業(yè)設(shè)計使用。

3. 數(shù)字化巖土工程勘察應(yīng)用實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)探討

3.1 巖土工程數(shù)字化建模方法。

（1）巖土工程地質(zhì)建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面模型法(也叫數(shù)字表面模型)的歷史較早，它的基本內(nèi)容就是通過精確的表示出工程地質(zhì)體的外表面來表示均質(zhì)地質(zhì)體的建模方法，也是目前廣泛使用的建模方法。表面模型法的數(shù)據(jù)來源是通過測點獲得的一系列離散的測點資料，包括測點的幾何特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)，然后利用數(shù)據(jù)解釋結(jié)果重構(gòu)地質(zhì)體界面?？梢猿橄鬄榘岩幌盗型瑢傩缘狞c按照一定的規(guī)則連接起來，構(gòu)成網(wǎng)狀曲面片，進(jìn)而確定整個地質(zhì)體的空間屬性，有很多方法用來表示表面，常用的方法主要有數(shù)學(xué)模型法和圖示模型法，本論文主要討論圖示模型法。常用的圖示模型法有邊界表示法、規(guī)則格網(wǎng)法、等值線法、不規(guī)則格網(wǎng)法等，其中不規(guī)則格網(wǎng)法是本系統(tǒng)選用的模型表示法，將做詳細(xì)分析討論。

（2）不規(guī)則格網(wǎng)法(TIN)是將區(qū)域內(nèi)有限個點將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡(luò)。區(qū)域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內(nèi)，如果任意點不在頂點上，則該點的數(shù)字屬性值通常通過線性插值的方法得到(在邊上用邊的兩個頂點的高程，在三角形內(nèi)則用三個頂點的高程)，所以TIN是一個三維空間的分段線性模型，在整個區(qū)域內(nèi)連續(xù)但不可微。有許多種表達(dá)TIN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的存儲方式，這里采用一個簡單的記錄方式是：對于每一個三角形、邊和節(jié)點都對應(yīng)一個記錄，三角形的記錄包括三個指向它三個邊的記錄的指針，邊的記錄有四個指針字段，包括兩個指向相鄰三角形記錄的指針和它的兩個頂點的記錄的指針；也可以直接對每個三角形記錄其頂點和相鄰三角形。每個節(jié)點包括三個坐標(biāo)值的字段，分別存儲X，Y，Z坐標(biāo)。這種拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點是：對于給定一個三角形，查詢其三個頂點屬性和相鄰三角形所用的時間是定長的。它在沿直線計算地形剖面線時具有較高的效率，當(dāng)然可以在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加其它變化，以提高某些特殊運算的效率。

3.2 數(shù)字化巖土勘察工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)?；贕IS的巖土工程勘察涉及到的原始數(shù)據(jù)主要為地理信息方面的空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源包括：

3.2.1 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)這些數(shù)據(jù)主要包括：

（1）自然區(qū)劃圖。 該圖反映被研究區(qū)域的地理區(qū)劃、河流、道路、居民區(qū)、山川、公共設(shè)施等等自然地理信息。

（2）地形、地貌圖。 該圖反映被研究區(qū)域的自然地貌情況。

3.2.2 巖土工程勘察數(shù)據(jù)這些數(shù)據(jù)主要包括： 所研究區(qū)域的工程地質(zhì)勘探資料。 經(jīng)過篩選、處理的各勘探點包括地理、環(huán)境、土的物理力學(xué)指標(biāo)在內(nèi)的所有信息。 各類建筑場地的地層信息，比如液化等級、液化指數(shù)、特征周期、年代、沉積相等。 結(jié)合上述分析，數(shù)字化巖土勘察工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以按以下幾個步驟實施構(gòu)建：

（1）巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計。 巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫管理作為巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)的一項基礎(chǔ)工作是一個數(shù)據(jù)密集、處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用問題，為了能獲得反映信息世界的概念性數(shù)據(jù)模型，將與實體和聯(lián)系相關(guān)的功能與行為剝離出來，僅從現(xiàn)實世界中實體的數(shù)據(jù)側(cè)面來建立模型即研究數(shù)據(jù)對象與屬性及其關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上建立相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)。

（2）數(shù)據(jù)庫建立實現(xiàn)。 巖土工程一體化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有三類：用戶輸入的原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)生成的中間數(shù)據(jù)及最終數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)由測點數(shù)據(jù)組成，而測點數(shù)據(jù)又由測點幾何屬性數(shù)據(jù)(位置)和測點信息屬性數(shù)據(jù)；中間數(shù)據(jù)包括根據(jù)原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等，根據(jù)這些模型可以生成用戶需要的各種圖件，還可以進(jìn)行各種信息查詢操作；最終數(shù)據(jù)種類繁多，主要是根據(jù)用戶需要由中間數(shù)據(jù)生成，包括圖形資料和文檔資料(如地質(zhì)勘察報告等)。

巖土勘探論文范文第4篇

關(guān)鍵詞:工程物探方法；物探與鉆探相結(jié)合；工程地質(zhì)勘查

中圖分類號：F407.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

工程地質(zhì)勘查的目的就是為擬建設(shè)場地查清地下巖土體包括一些未明目的物、構(gòu)造斷裂帶、地下水等的物理力學(xué)性質(zhì)、賦存狀態(tài)、分布特征等工程地質(zhì)條件,為設(shè)計、施工部門提供依據(jù)。目前主要的勘探方法有鉆探、槽探、探井和物探等,其中因鉆探資料具有直觀、可靠的特點而使鉆探成為最常用的勘探手段,但由于鉆探只是在點線上揭示目的物,在一些較復(fù)雜的地質(zhì)條件下,如石灰?guī)r地區(qū)、大采空區(qū)地段等,很難完整地反映地下巖土層的變化情況,為查清巖土層在地下空間的展布情況,往往需施工大量鉆孔,費時費力,效率較低;而在物探方面隨著近幾年物探方法、技術(shù)的發(fā)展及先進(jìn)的儀器設(shè)備的應(yīng)用,可以以極高的效率完成對地下巖土體的形態(tài)、規(guī)模、分布的圈定及一些物理力學(xué)參數(shù)提供資料,但由于物探方法的多解性、復(fù)雜性使物探工作很難單獨地進(jìn)行,被較少應(yīng)用。為實現(xiàn)工程地質(zhì)勘查效率性與可靠性的統(tǒng)一,將鉆探手段和物探方法有機(jī)地結(jié)合起來是一個較好的辦法。下面對當(dāng)前在工程地質(zhì)勘查中常用的幾種物探技術(shù)的原理、工作方法、資料處理技術(shù)及與鉆探相結(jié)合在工勘中的一些實際應(yīng)用效果作簡單的介紹。

1．直流電阻率法工程地質(zhì)勘察中常遇到目的體埋深不大,規(guī)模較小的情況,在進(jìn)行電法勘察時,要求小點距、高密度數(shù)據(jù)采集,這時用常規(guī)電法開展工作就顯得施工效率太低且精度不夠,當(dāng)前探測地下巖土體最常用的是高密度電阻率法。高密度電阻率法進(jìn)行二維地電斷面測量,兼具常規(guī)剖面法與測深法的功能,敷設(shè)一次導(dǎo)線后可進(jìn)行數(shù)百至數(shù)千個記錄點的數(shù)據(jù)觀測,其信息量大、施工效率高,而且數(shù)據(jù)經(jīng)自動采集系統(tǒng)采集后,可以通過處理軟件實現(xiàn)資料的現(xiàn)場實時處理,并根據(jù)需要自動繪制和打印各種成果圖件,大大提高了電阻率法的智能化程度,很適合一般勘查中對地下目的物的探測;高密度電法野外工作裝置形式較多,總電極數(shù)與點距可根據(jù)場地與勘察深度任意選擇。一般固定斷面掃描測量,其視電阻率斷面為一梯型剖面;變斷面連續(xù)滾動掃描測量其視電阻率斷面為一平行四邊形剖面。對高密度電阻率法資料的反演分析方法主要有邊界單元法、有限單元法和目標(biāo)相關(guān)算法等三種方法,三種方法各有千秋,可根據(jù)巖土層的具體形態(tài)選擇。高密度電法勘探的出現(xiàn)使得電法勘探的野外數(shù)據(jù)采集工作得到了質(zhì)的提高和飛躍,同時使得資料的可利用信息大為豐富,使電法勘探智能化程度向前邁進(jìn)了一大步。下面是用高密度電阻率法求取石灰?guī)r基巖面的一個實例:廣東平遠(yuǎn)河披水橋工程地質(zhì)勘查共施工鉆孔四個,其地層自上而下為砂卵石層、含礫粘土層、二疊系灰?guī)r。其中各孔內(nèi)砂卵石層厚度變化不大,但灰?guī)r巖面起伏非常明顯,左側(cè)鉆孔最淺處埋深僅7m,往右依次為9. 2m, 18m,最右側(cè)鉆孔至48m猶未能見到基巖,鉆孔中灰?guī)r巖芯完整,未見溶蝕、溶洞現(xiàn)象。后進(jìn)行橋樁超前孔施工時,發(fā)現(xiàn)入巖面相差很大,且見較大溶洞, 2#基礎(chǔ)處水平相距2. 5m,入巖面竟相差10m。為全面了解地下基巖面情況,采用高密度電法測量,共布設(shè)四條測線,點距2m,通過已有的鉆探資料選取測量參數(shù),并校正深度,最終得出成果圖件,可以看出灰?guī)r視電阻率在250~300Ω?m左右,灰?guī)r巖面呈石林狀起伏分布,整體呈左高右深趨勢,溶洞反映相當(dāng)明顯,在最右側(cè)鉆孔未見基巖處,顯示基巖面約60m深。后經(jīng)鉆孔證實與實際情況基本吻合。

2．地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)雷達(dá)以其輕便、抗干擾性強(qiáng)、分辨率較其它物探方法高的特點,被廣泛地應(yīng)用于地質(zhì)勘探、公路質(zhì)量檢測、文物考古等領(lǐng)域。地質(zhì)雷達(dá)的探測深度和分辨率主要與天線的中心頻率、天線距離、偶極方向等設(shè)備參數(shù)及地下介質(zhì)電性、電磁波在地下介質(zhì)中的傳播速度等巖土層物理性質(zhì)有關(guān)。目前的雙天線地質(zhì)雷達(dá)的觀測方式主要有兩種:剖面法和寬角法。其中剖面法就是發(fā)射天線和接收天線以固定間隔沿測線同步移動,每移動一步便得到一個記錄,整條測線的記錄就是地質(zhì)雷達(dá)的對地下探測的時間剖面圖像,這種記錄可以準(zhǔn)確的反映正對測線下方的地下物體變化情況。寬角法觀測則是一個天線固定不動,而另一天線沿測線移動,通過記錄地下不同層面反射波的雙程走時而求取地下介質(zhì)的電磁波傳播速度、地下介質(zhì)的電性參數(shù)。地質(zhì)雷達(dá)的資料處理與地震波的處理相似,可應(yīng)用數(shù)字濾波、反褶積、偏移繞射處理、多次疊加等技術(shù)手段進(jìn)行,一般都有專門的處理軟件。下面是地質(zhì)雷達(dá)配合鉆探在對地下溶洞探測的實例:山東臨沂地區(qū)某廠區(qū)內(nèi)部分道路及地面出現(xiàn)裂紋和下陷,懷疑地下有溶洞等物體,需進(jìn)行勘探,由于不知地下物體的具置、形狀,如果純粹利用鉆探方法,則不僅費時費力,而且還可能勞而無功,拖延處理。河南地球物理協(xié)會物探隊首先利用LTD-3型地質(zhì)雷達(dá)配以100MHz天線進(jìn)行探測,通過強(qiáng)反射軸或典型的雙曲線特征圈定出地下物體的位置和埋深(地下17. 5m處)。后針對性的采用鉆探方法證實地下18m處為溶洞,并進(jìn)行了灌漿處理,較好地完成了勘查任務(wù)。

3．瑞雷波法瑞雷波法可分為穩(wěn)態(tài)瑞雷波法和瞬態(tài)瑞雷波法。因穩(wěn)態(tài)瑞雷波法設(shè)備較笨重,成本較高,一般難于推廣應(yīng)用,而瞬態(tài)瑞雷波法以其簡便、快速、分辨率高的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于工民建巖土工程勘察和環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與評估當(dāng)中。瞬態(tài)瑞雷波測試是由一個垂直作用于地面的沖擊震源(爆炸、落重、鐵錘等)產(chǎn)生信號,用兩個或多個檢波器從震源開始沿垂直于測線方向直線布置,對一定頻率范圍內(nèi)的瑞利波信號進(jìn)行記錄、提取,并利用專門軟件進(jìn)行正演和反演分析。瑞雷波法尤其適用于層狀巖土體的探測、識別。下面介紹一個瞬態(tài)瑞雷波法在淺層煤礦分層勘查中應(yīng)用的實例:圖1是在山西安太堡露天煤礦的開挖平臺上,采用落重震源和瞬態(tài)面波法取得的工作成果。左邊為隨深度變化的面波速度曲線,右側(cè)為實際鉆孔柱狀圖,從圖中可以看出頻散曲線的之字形拐點位置與鉆孔分層位置對應(yīng)情況非常理想。這僅是一點的記錄,如果通過多條測線觀測并配合鉆探資料校正、核實以排除多解性就可以很方便、直觀地勾勒出地下煤層的空間展布情況。

4．瞬變電磁測深法(TEM)瞬變電磁測深法是近幾年來發(fā)展起來的電法勘探分支方法,它利用采集的數(shù)據(jù)求取各個測點在不同深度的視電阻率,做出視電阻率的剖面圖,進(jìn)而利用視電阻率異常來分辨和定位地下目的物的幾何形態(tài)與展布。它除了具有電磁法穿透高阻層能力強(qiáng)、分辨能力好,采用人工源隨機(jī)干擾影響小、探測效率高、成像清晰直觀明了等優(yōu)點外,還具有耦合方便、受地形影響小的突出優(yōu)點,在一些場地狹窄,其他物探方法難于開展工作的條件下,采用瞬變電磁法往往可取得良好的效果。更為難得的是由于該方法探測的為純二次場,故可采取簡單加大發(fā)射功率的方法以增強(qiáng)二次場提高信噪比,增加探測深度。正是由于瞬變電磁法的一系列優(yōu)點使其在工程勘查、地質(zhì)礦產(chǎn)、路基工程等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。該方法的工作非常簡單,在野外沿測線逐點測量就行了,野外采集的數(shù)據(jù)通過專門軟件進(jìn)行地形校正、畸點剔除后即可反演得到直觀反映地下結(jié)構(gòu)的地電斷面圖。下面是瞬變電磁法結(jié)合鉆探對烏江某段進(jìn)行地下水位進(jìn)行勘探的實例:某勘測設(shè)計研究院為界定烏江兩岸地下水位在烏江某電站建成前后的變化,需對地下水位進(jìn)行測量,采用瞬變電磁儀結(jié)合在X軸方向530、550、570處的附近設(shè)有鉆孔13#、14#、15#進(jìn)行探測,結(jié)果如下圖中的水位線(黑線)所示,其所反映的地質(zhì)結(jié)構(gòu)經(jīng)某勘測設(shè)計院的地質(zhì)專家鑒定基本上符合實際情況。

在工程地質(zhì)勘探中常用的物探方法尚有高分辯率淺層地震反射法、折射波法、高分辨率電阻率法、電阻率層析成像技術(shù)等,限于篇幅在這里不再一一敘述。實踐表明,在工程地質(zhì)勘查中,單純利用一種勘探手段,往往不能取得良好的勘查效果,而將多種勘探手段有機(jī)地綜合利用,卻往往可取得事半功倍的收獲。

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[3]隋海波,戴鵬燕.空洞探測的工程物探方法淺析[ J].礦業(yè)科學(xué)技術(shù), 2004, 1.

巖土勘探論文范文第5篇

論文摘要：地質(zhì)工程復(fù)雜地質(zhì)體中的各種地質(zhì)信息，可以通過野外勘探實測或監(jiān)測儀器記錄獲得，但一般都是散亂數(shù)據(jù)，工程地質(zhì)工作者很難對其在工程巖土體中的分布規(guī)律有一個整體和直觀的把握。各種地質(zhì)信息，包括地表地形、地下水位、地層界面、斷層、節(jié)理、風(fēng)化帶分布、侵入體及各種地球物理、地球化學(xué)、巖土體的物理力學(xué)參數(shù)或數(shù)據(jù)的等值面(線)等，都可以看作是三維空間中的函數(shù)，利用各種野外實測資料分別建立相應(yīng)的曲面擬合函數(shù)，進(jìn)而利用計算機(jī)建立三維地質(zhì)模型，達(dá)到直觀地表達(dá)地質(zhì)信息在工程巖土體中的分布規(guī)律、提高對于地質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識、指導(dǎo)地質(zhì)工程項目的勘測施工及監(jiān)測的目的。

0　引言

現(xiàn)有的地理信息系統(tǒng)(GIS)都主要表達(dá)二維的地表地物的圖形和屬性信息，要擴(kuò)展到真三維包含地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地質(zhì)信息系統(tǒng)還有差距。一個大型地質(zhì)工程項目從可行性研究階段、初步設(shè)計階段到詳細(xì)設(shè)計階段，乃至到工程運行期的管理與監(jiān)測期，建設(shè)周期長，往往積累了大量的地質(zhì)資料，用三維模型圖形圖像來表達(dá)、解釋和管理如此龐大的資料比光靠數(shù)據(jù)庫和圖表圖紙等傳統(tǒng)手段來得有效的多。建立地質(zhì)工程復(fù)雜地質(zhì)體的三維模型，處理巖層界面與結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系，逼真反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)全貌，將為地質(zhì)工程工作者分析研究工程地質(zhì)現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)掌握巖土體結(jié)構(gòu)規(guī)律提供一種嶄新的研究手段和研究方法。

1　復(fù)雜地質(zhì)體可視化研究與開發(fā)現(xiàn)狀

TITAN三維建模軟件是由北京東方泰坦科技有限公司開發(fā)的TITAN地學(xué)綜合信息系統(tǒng)中的一個組件，是基于框架建模的思想研制開發(fā)而成的，利用平行或基本平行的剖面數(shù)據(jù)建立起三維空間任意復(fù)雜形狀物體的真三維實體模型。TITAN三維建模軟件的組成部分有：①剖面數(shù)據(jù)處理模塊，建立剖面數(shù)據(jù)，為建立三維實體模型提供由一系列平行的剖面組成的框架數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)剖面由多邊形、環(huán)和點元素組成；②對應(yīng)關(guān)系處理模塊，建立剖面之間、多邊形之間、環(huán)之間和點之間的對應(yīng)關(guān)系，為建立三維實體模型提供剖面間的——對應(yīng)關(guān)系，從而建立建模元素之間在三維空間中的聯(lián)系；③模型處理模塊，建立實體模型，用剖面數(shù)據(jù)和剖面間的對應(yīng)關(guān)系建立起三維實體模型，并且可以對模型進(jìn)行任意切割、計算面積和體積的處理。此軟件只是三維建模與圖形處理的引擎，適用面廣泛。但在面向具體專業(yè)時，需要添加或擴(kuò)充專業(yè)模塊，比如工程地質(zhì)專業(yè)模塊等?？v觀國內(nèi)外幾種軟件的研究與開發(fā)現(xiàn)狀，對于地質(zhì)工程專業(yè)的復(fù)雜地質(zhì)體建模與分析的針對性不強(qiáng)，沒有充分體現(xiàn)地質(zhì)工程專業(yè)的特殊性，不能夠很好地滿足地質(zhì)工程生產(chǎn)與研究的實際需要。

2　地質(zhì)工程復(fù)雜地質(zhì)體三維建模和可視化的關(guān)鍵技術(shù)問題分析

2.1　離散數(shù)據(jù)的插值與擬合地質(zhì)信息的插值和擬合函數(shù)要根據(jù)實際勘測數(shù)據(jù)建立，實測數(shù)據(jù)越豐富精確，得到的地質(zhì)模型越能夠真實描繪出這些信息的空間分布規(guī)律。對于不同的地質(zhì)信息，需采用不同的擬合函數(shù)。地表地形測量數(shù)據(jù)(X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)和地表高程Z)、地下水位埋深測量信息(地下水位測點地表X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)和水位埋深h)等的曲面圖形生成可歸結(jié)為雙自變量離散數(shù)據(jù)的插值和擬合。空間曲面插值函數(shù)有以下構(gòu)造方法，如與距離成反比的加權(quán)方法(Shepard方法)，徑向基函數(shù)插值法(Multiquadric方法)，平面彈性理論插值法等，它們同樣適用于單個連續(xù)地層界面、地球物理勘探數(shù)據(jù)、地球化學(xué)勘探數(shù)據(jù)以及巖土體物理力學(xué)參數(shù)在地質(zhì)體空間的分布。

2.2　三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地質(zhì)工程地質(zhì)體一般是不規(guī)則形體，在計算機(jī)圖形學(xué)中曲線和曲面總是分別通過很多微小直線段和微小三角面逼近，來模擬地層巖性界線和巖層曲面，即巖層界面(和地表曲線、地下水位面等地質(zhì)層面界線)和巖層曲面都分別是許多微小直線段和微小三角面的集合。這就要求必須具備有效的分層的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如地質(zhì)工程地質(zhì)體空間中的點由有三位坐標(biāo)分量表示，微小直線段由其兩個端點組成，地質(zhì)層面界線由所有屬于該邊界的微小直線段組成，而巖層曲面由微小三角面組成。有效的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠確保人機(jī)交互和查詢的實現(xiàn)。

2.3　曲面求交地質(zhì)體中存在大量各種層面，包括地表、地下水位面、地層層面等，當(dāng)出現(xiàn)地層不整合、地層尖滅和地下水出露于河谷地表等情形時，就自然會遇到曲面間求交的問題；地質(zhì)體三維模型的上部邊界是地表曲面，通過數(shù)學(xué)方法擬合出的巖層面或地下水位面不應(yīng)超出地表曲面，即超出部分不應(yīng)顯示。同樣的，當(dāng)顯示多層地層時，下面的每一巖層應(yīng)以其上一巖層為邊界。因此，為了可視化地層界面必須要解決地層面與地表或其他地層面的求交問題。另一方面，在剖面圖成圖時，地質(zhì)界線的繪制是通過顯示剖面(平面)與各種地質(zhì)界面(曲面)求交所得出的交線。因此曲面求交包括地質(zhì)界面(層面)之間的相交，和地質(zhì)界面與剖面的相交兩類問題。

2.4　三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析從地質(zhì)學(xué)角度看，拓?fù)涫堑刭|(zhì)對象間關(guān)系的表格，拓?fù)浔泶鎯游婚g上覆、下伏和交切等的地層學(xué)關(guān)系及地質(zhì)空間位置關(guān)系。拓?fù)湟部梢暈樵试S這些地質(zhì)關(guān)系合理儲存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如，考慮多層地層，上一個巖層的底面和與其相鄰的下一個巖層的頂面是上下巖層這兩個實體的公共部分或共享邊界，它們之間的拓?fù)潢P(guān)系就是相鄰和同一的關(guān)系，在存儲數(shù)據(jù)時只存儲上一個巖層的底面或其相鄰的下一個巖層的頂面，即相鄰巖層的邊界曲面可以存為一個地層曲面，大大減少數(shù)據(jù)存儲量。評價地質(zhì)模型系統(tǒng)的優(yōu)缺點往往決定于描述地質(zhì)對象所用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

2.5　可視化技術(shù)地質(zhì)工程復(fù)雜地質(zhì)體可視化是利用計算機(jī)技術(shù)將工程勘測獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為形象直觀便于進(jìn)行交互分析的地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)空間形態(tài)的立體圖和剖面圖形，其基礎(chǔ)是工程數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)的可視化。利用可視化技術(shù)可以從龐大的地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)中構(gòu)造出地質(zhì)工程中對于邊破穩(wěn)定性和地下硐室變形破壞等起關(guān)鍵作用的巖層和結(jié)構(gòu)面，并顯示其范圍、走向和相互交切關(guān)系，幫助工程地質(zhì)人員對原始數(shù)據(jù)做出正確解釋，繼而為工程地質(zhì)分析具體問題提供決策支持。通過離散地表地形測量數(shù)據(jù)的插值計算并用不同顏色表達(dá)高程的差異達(dá)到山巒起伏和河流侵蝕切割山地形成河谷的狀態(tài)的可視化。

3　復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化技術(shù)的初步開發(fā)與應(yīng)用

3.1　地質(zhì)工程復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化的研究基于離散采樣數(shù)據(jù)的插值與擬合的思想，即將離散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為連續(xù)曲線曲面，地質(zhì)工程復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化的過程是，從勘探數(shù)據(jù)庫中提取各種地質(zhì)信息的坐標(biāo)位置及巖土體的物理力學(xué)參數(shù)，通過不同的擬合與插值函數(shù)得到地質(zhì)層面(曲面)和地質(zhì)實體的三維計算機(jī)圖形顯示，表達(dá)地質(zhì)信息在研究區(qū)域內(nèi)的分布規(guī)律。生成地質(zhì)巖層面和地質(zhì)實體后，實現(xiàn)從任意角度觀察建立的模型，實現(xiàn)根據(jù)指定的剖面走向、傾向和傾角生成垂直剖面。

3.2　初步開發(fā)工程勘測空間數(shù)據(jù)庫管理。工程勘測空間數(shù)據(jù)庫在收集整理現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)后錄入各分項數(shù)據(jù)表，這些數(shù)據(jù)表不僅包括地質(zhì)信息的位置數(shù)據(jù)，更重要的是提供屬性數(shù)據(jù)。以地層巖性數(shù)據(jù)表為例，要求錄入鉆孔編號、巖層起始深度、巖層終止深度、層厚、巖性(地層名稱)、地層代碼(地層年代)、巖層走向、巖層傾向、巖層傾角、接觸關(guān)系、地質(zhì)描述等數(shù)據(jù)。隨著工程勘測的進(jìn)展，能夠方便地修改補充和管理勘測數(shù)據(jù)。