謝維安，黃 琨

（1.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.廣西工勘巖土工程有限公司，廣西 桂林 541002）

以往礦山巖土工程勘察相關(guān)報告都是以書面形式提交，并且負(fù)責(zé)不同任務(wù)的部門提交其各自的報告，建立逐個工程項目進(jìn)行存檔備案。報告一旦存檔將意味著不會再重新啟動，并且不會再作為有利用價值的資料參與到其他項目當(dāng)中。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，嚴(yán)重導(dǎo)致大量工程勘察信息資源被浪費，無法保證其良好的利用價值[1]。GIS是近幾年得到礦山施工、工程勘察等領(lǐng)域高度重視的一種信息系統(tǒng)。當(dāng)前GIS的應(yīng)用逐漸廣泛，并且具備良好的兼容性和可延伸性。隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)的步伐逐漸加快，在礦山巖土工程領(lǐng)域當(dāng)中，工程項目的數(shù)量和規(guī)模都在逐步擴(kuò)大[2]。GIS無論是在硬件上，還是在軟件上都能夠為工程提供良好的數(shù)據(jù)采集、存儲和管理等技術(shù)條件。GIS的應(yīng)用能夠為復(fù)雜的規(guī)劃和決策問題提供更加可靠的依據(jù)。因此，為實現(xiàn)礦山巖土工程勘察設(shè)計一體化，本文引入GIS，對其開展相關(guān)研究。

1 基于GIS的礦山巖土工程勘察設(shè)計一體化模式

1.1 礦山巖土工程勘察點選擇

為更好地實現(xiàn)礦山巖土工程勘察設(shè)計的一體化模式，各個勘察點得到的勘察結(jié)果必須更加詳細(xì)和精確。因此，針對這一問題，首先需要對其勘察點進(jìn)行合理選擇。針對勘察點選擇，應(yīng)當(dāng)按照以下原則實現(xiàn)：

首先，地區(qū)的勘察點布設(shè)應(yīng)當(dāng)結(jié)合巖土周邊地質(zhì)環(huán)境、土工建筑物實施，針對周邊無特殊要求的勘察區(qū)域，可根據(jù)地區(qū)建筑群體的覆蓋范圍實施。在同一個建筑物結(jié)構(gòu)中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合地層的起伏變化趨勢及布設(shè)勘察點在區(qū)域內(nèi)受到的外界環(huán)境因素影響，有必要的情況下，可適當(dāng)增加勘察點的布置密度，從而方便對其變化進(jìn)行觀察[3]。其次，針對重大設(shè)備而言，在對其進(jìn)行勘察時應(yīng)當(dāng)將勘察點單獨布設(shè)，勘察點數(shù)量上的選擇應(yīng)當(dāng)不少于3個。再次，在選擇不同勘察點上的勘察手段時，應(yīng)當(dāng)結(jié)合鉆探和觸探兩種方式，針對具有相對復(fù)雜地質(zhì)條件的區(qū)域應(yīng)當(dāng)適當(dāng)完成對探井的布設(shè)。根據(jù)地基復(fù)雜程度等級，針對勘察點之間的間距進(jìn)行選擇，例如一級地基應(yīng)當(dāng)將勘察點間距控制在10m～15m范圍內(nèi)；二級地基應(yīng)當(dāng)將勘察點間距控制在15m～30m范圍內(nèi)；三級地基應(yīng)當(dāng)將勘察點間距控制在40m～65m范圍內(nèi)。除此之外，針對不同位置上的勘察點，對其類型進(jìn)行選擇，一般性勘察點和控制性勘察點兩種。其中，前者勘察點的布設(shè)目的主要是針對存在地層變形的區(qū)域進(jìn)行驗算，通過該勘察點得到的數(shù)據(jù)結(jié)果能夠為后續(xù)提供更加有利的數(shù)據(jù)支撐。后一種勘察點在布設(shè)時，其深度應(yīng)當(dāng)超過地基沉降深度數(shù)值，同時在布設(shè)的過程中應(yīng)當(dāng)考慮到對周圍鄰基是否會受到影響。

1.2 基于GIS的勘察數(shù)據(jù)錄入

按照上述方式完成對勘察點的選擇和布設(shè)后，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體工程地質(zhì)特點對勘察手段進(jìn)行選擇，并在完成勘察后將得到的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一錄入到GIS系統(tǒng)當(dāng)中，方便后續(xù)方案設(shè)計環(huán)節(jié)的使用。錄入到GIS當(dāng)中的數(shù)據(jù)主要包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩種。其中第一種數(shù)據(jù)的錄入能夠用來確定后續(xù)方案設(shè)計圖形以及制作圖形特征的具體位置。在錄入過程中將數(shù)據(jù)的位置確定在GIS中建立的坐標(biāo)系內(nèi)，并確定多個數(shù)據(jù)在GIS坐標(biāo)系當(dāng)中的集合位置。同時，當(dāng)兩個甚至多個實體之間存在空間相關(guān)性時，則其相應(yīng)的數(shù)據(jù)能夠通過拓?fù)潢P(guān)系的方式表示。

屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)存在的差異主要表現(xiàn)在，其只能夠?qū)崿F(xiàn)在地理實體上的聯(lián)系，并且表達(dá)的內(nèi)容大多為抽象的。通常情況下屬性數(shù)據(jù)只能夠表示抽象的概念，可通過多種方式確定以及獲取?；诘V山巖土工程勘察中的屬性數(shù)據(jù)，本文采用常見的Microsoft Excel軟件構(gòu)建一個空間數(shù)據(jù)與設(shè)計的一體化關(guān)系。并將生成的Excel文件在GIS當(dāng)中導(dǎo)入，再將理正軟件得出的計算結(jié)果導(dǎo)入到GIS數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，以此節(jié)省大量對勘察數(shù)據(jù)整理的時間。

1.3 方案設(shè)計連接效果展示

為了實現(xiàn)對上述錄入在GIS當(dāng)中的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)更好地分析，使得GIS最終生成的結(jié)果更加可靠，采用實時編輯離散數(shù)據(jù)和特征線數(shù)據(jù)的方式，完成對數(shù)據(jù)的實時調(diào)整和實時生成。在GIS當(dāng)中等值線的生成步驟為：首先，在Microsoft Excel軟件當(dāng)中按照橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和空間坐標(biāo)的格式將空間數(shù)據(jù)輸入。其次，將Excel格式文件另存為一個文本文件，并生成＊.txt文件格式。再次，在GIS當(dāng)中，將mapgis打開，并點擊其中“空間分析”選項，選擇界面中的離散化處理功能鍵，將文件統(tǒng)一成＊.txt格式。在此基礎(chǔ)上，點擊GIS操作界面中的“網(wǎng)格化處理”功能鍵，選擇其中的“Kring泛克立格法”功能鍵，并再將文件名更改，將其存儲為.Grd格式文件，并按照相應(yīng)的文件路徑將其保存。最后，保存后得到mapgis格式下的等值線圖，如圖1所示。

圖1 GIS中等值線生成結(jié)果示意圖

完成對等值線圖的生成后，將所有的勘察數(shù)據(jù)與所選擇的地圖進(jìn)行連接，并將理正軟件得出的數(shù)據(jù)結(jié)果連接到之前的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，以此實現(xiàn)GIS最后的運行，并將得到的方案設(shè)計結(jié)果輸出。在實際應(yīng)用中還可在后續(xù)相關(guān)工作中利用GIS對工程項目進(jìn)行立項評估、咨詢等，以此為更好的對礦山巖土工程項目的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)編制和修訂提供可靠事實依據(jù)。

2 應(yīng)用效果分析

結(jié)合本文上述提出的一體化模式，為驗證該模式在實際礦山巖土工程項目中的應(yīng)用優(yōu)勢，選擇以某城市地鐵工程的環(huán)境和背景作為依托，將新的模式應(yīng)用到該工程項目的巖土工程勘察設(shè)計環(huán)節(jié)當(dāng)中，并對其應(yīng)用效果進(jìn)行記錄和分析。該地鐵工程線路全長23.524km，全部為地下線路。地鐵線路上共包含12座車站，平均站間距離為1126m，除此之外，該線路上還包含一個控制中心，兩個主變電所以及一個綜合基地。該項目由于地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大部分線路均在原為礦山的區(qū)域上，因此需要在明確該區(qū)域礦山巖土勘察信息的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行項目施工方案設(shè)計。已知該項目所經(jīng)過區(qū)域的礦山巖土類型全部為土體結(jié)構(gòu)，從上往下的地層類型分別為：粉質(zhì)粘土、砂土和碎石。針對該區(qū)域開展常規(guī)巖土工程勘察，并在本文上述提出的一體化模式下，將勘察數(shù)據(jù)錄入到GIS當(dāng)中，并在數(shù)據(jù)條件的基礎(chǔ)上，在GIS中實現(xiàn)對項目方案的設(shè)計和展示。選擇實地施工區(qū)域上的五個測點作為研究點，完成上述操作后，將各個測點在GIS當(dāng)中展示，并對比二者的坐標(biāo)，以此驗證方案設(shè)計顯示效果的精度。表1為各個測點在GIS中展示的坐標(biāo)與真實測點坐標(biāo)對比表。

表1 各個測點與真實測點坐標(biāo)對比表（單位：m）

從表1數(shù)據(jù)可以看出，五個測單的GIS展示坐標(biāo)與真實坐標(biāo)之間相差均在0m～0.05m范圍以內(nèi)，符合巖土工程項目方案設(shè)計的0.50m范圍內(nèi)的高精度需要。因此，通過上述實驗?zāi)軌蜻M(jìn)一步證明，將GIS應(yīng)用到礦山巖土工程當(dāng)中實現(xiàn)其勘察設(shè)計一體化模式能夠?qū)崿F(xiàn)對方案設(shè)計的高精度展現(xiàn)，并為后續(xù)各項工作提供良好的精度基礎(chǔ)，進(jìn)一步提高整體巖土工程施工質(zhì)量。

3 結(jié)語

通過本文上述論述得出，工程的勘察和方案設(shè)計是項目整體中的重要組成部分，并且通過合理的勘察和方案設(shè)計能夠為后續(xù)各項工作提供更加有利的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)前國家針對建筑質(zhì)量、建筑性能等要求逐漸提高，因此對于其相應(yīng)的工作而言要求也在隨之不斷提高。將GIS應(yīng)用到這一領(lǐng)域當(dāng)中，實現(xiàn)對其一體化模式的設(shè)計，能夠為巖土工程的信息化管理提供更加可靠的技術(shù)條件。同時，在實際應(yīng)用中，按照本文上述操作，也能夠為礦山巖土工程企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。