基于GlS的矿山岩土工程勘察设计一体化模式研究

谢维安，黄 琨

（1.桂林理工大学地球科学学院，广西 桂林 541004；2.广西工勘岩土工程有限公司，广西 桂林 541002）

以往矿山岩土工程勘察相关报告都是以书面形式提交，并且负责不同任务的部门提交其各自的报告，建立逐个工程项目进行存档备案。报告一旦存档将意味着不会再重新启动，并且不会再作为有利用价值的资料参与到其他项目当中。这一现象的产生，严重导致大量工程勘察信息资源被浪费，无法保证其良好的利用价值[1]。GIS是近几年得到矿山施工、工程勘察等领域高度重视的一种信息系统。当前GIS的应用逐渐广泛，并且具备良好的兼容性和可延伸性。随着当前经济建设的步伐逐渐加快，在矿山岩土工程领域当中，工程项目的数量和规模都在逐步扩大[2]。GIS无论是在硬件上，还是在软件上都能够为工程提供良好的数据采集、存储和管理等技术条件。GIS的应用能够为复杂的规划和决策问题提供更加可靠的依据。因此，为实现矿山岩土工程勘察设计一体化，本文引入GIS，对其开展相关研究。

1 基于GIS的矿山岩土工程勘察设计一体化模式

1.1 矿山岩土工程勘察点选择

为更好地实现矿山岩土工程勘察设计的一体化模式，各个勘察点得到的勘察结果必须更加详细和精确。因此，针对这一问题，首先需要对其勘察点进行合理选择。针对勘察点选择，应当按照以下原则实现：

首先，地区的勘察点布设应当结合岩土周边地质环境、土工建筑物实施，针对周边无特殊要求的勘察区域，可根据地区建筑群体的覆盖范围实施。在同一个建筑物结构中，应当结合地层的起伏变化趋势及布设勘察点在区域内受到的外界环境因素影响，有必要的情况下，可适当增加勘察点的布置密度，从而方便对其变化进行观察[3]。其次，针对重大设备而言，在对其进行勘察时应当将勘察点单独布设，勘察点数量上的选择应当不少于3个。再次，在选择不同勘察点上的勘察手段时，应当结合钻探和触探两种方式，针对具有相对复杂地质条件的区域应当适当完成对探井的布设。根据地基复杂程度等级，针对勘察点之间的间距进行选择，例如一级地基应当将勘察点间距控制在10m～15m范围内；二级地基应当将勘察点间距控制在15m～30m范围内；三级地基应当将勘察点间距控制在40m～65m范围内。除此之外，针对不同位置上的勘察点，对其类型进行选择，一般性勘察点和控制性勘察点两种。其中，前者勘察点的布设目的主要是针对存在地层变形的区域进行验算，通过该勘察点得到的数据结果能够为后续提供更加有利的数据支撑。后一种勘察点在布设时，其深度应当超过地基沉降深度数值，同时在布设的过程中应当考虑到对周围邻基是否会受到影响。

1.2 基于GIS的勘察数据录入

按照上述方式完成对勘察点的选择和布设后，应当结合具体工程地质特点对勘察手段进行选择，并在完成勘察后将得到的数据信息统一录入到GIS系统当中，方便后续方案设计环节的使用。录入到GIS当中的数据主要包括空间数据和属性数据两种。其中第一种数据的录入能够用来确定后续方案设计图形以及制作图形特征的具体位置。在录入过程中将数据的位置确定在GIS中建立的坐标系内，并确定多个数据在GIS坐标系当中的集合位置。同时，当两个甚至多个实体之间存在空间相关性时，则其相应的数据能够通过拓扑关系的方式表示。

属性数据与空间数据存在的差异主要表现在，其只能够实现在地理实体上的联系，并且表达的内容大多为抽象的。通常情况下属性数据只能够表示抽象的概念，可通过多种方式确定以及获取。基于矿山岩土工程勘察中的属性数据，本文采用常见的Microsoft Excel软件构建一个空间数据与设计的一体化关系。并将生成的Excel文件在GIS当中导入，再将理正软件得出的计算结果导入到GIS数据库当中，以此节省大量对勘察数据整理的时间。

1.3 方案设计连接效果展示

为了实现对上述录入在GIS当中的空间数据和属性数据更好地分析，使得GIS最终生成的结果更加可靠，采用实时编辑离散数据和特征线数据的方式，完成对数据的实时调整和实时生成。在GIS当中等值线的生成步骤为：首先，在Microsoft Excel软件当中按照横坐标、纵坐标和空间坐标的格式将空间数据输入。其次，将Excel格式文件另存为一个文本文件，并生成＊.txt文件格式。再次，在GIS当中，将mapgis打开，并点击其中“空间分析”选项，选择界面中的离散化处理功能键，将文件统一成＊.txt格式。在此基础上，点击GIS操作界面中的“网格化处理”功能键，选择其中的“Kring泛克立格法”功能键，并再将文件名更改，将其存储为.Grd格式文件，并按照相应的文件路径将其保存。最后，保存后得到mapgis格式下的等值线图，如图1所示。

图1 GIS中等值线生成结果示意图

完成对等值线图的生成后，将所有的勘察数据与所选择的地图进行连接，并将理正软件得出的数据结果连接到之前的数据库当中，以此实现GIS最后的运行，并将得到的方案设计结果输出。在实际应用中还可在后续相关工作中利用GIS对工程项目进行立项评估、咨询等，以此为更好的对矿山岩土工程项目的规范和标准编制和修订提供可靠事实依据。

2 应用效果分析

结合本文上述提出的一体化模式，为验证该模式在实际矿山岩土工程项目中的应用优势，选择以某城市地铁工程的环境和背景作为依托，将新的模式应用到该工程项目的岩土工程勘察设计环节当中，并对其应用效果进行记录和分析。该地铁工程线路全长23.524km，全部为地下线路。地铁线路上共包含12座车站，平均站间距离为1126m，除此之外，该线路上还包含一个控制中心，两个主变电所以及一个综合基地。该项目由于地形结构复杂，大部分线路均在原为矿山的区域上，因此需要在明确该区域矿山岩土勘察信息的基础上，对其进行项目施工方案设计。已知该项目所经过区域的矿山岩土类型全部为土体结构，从上往下的地层类型分别为：粉质粘土、砂土和碎石。针对该区域开展常规岩土工程勘察，并在本文上述提出的一体化模式下，将勘察数据录入到GIS当中，并在数据条件的基础上，在GIS中实现对项目方案的设计和展示。选择实地施工区域上的五个测点作为研究点，完成上述操作后，将各个测点在GIS当中展示，并对比二者的坐标，以此验证方案设计显示效果的精度。表1为各个测点在GIS中展示的坐标与真实测点坐标对比表。

表1 各个测点与真实测点坐标对比表（单位：m）

从表1数据可以看出，五个测单的GIS展示坐标与真实坐标之间相差均在0m～0.05m范围以内，符合岩土工程项目方案设计的0.50m范围内的高精度需要。因此，通过上述实验能够进一步证明，将GIS应用到矿山岩土工程当中实现其勘察设计一体化模式能够实现对方案设计的高精度展现，并为后续各项工作提供良好的精度基础，进一步提高整体岩土工程施工质量。

3 结语

通过本文上述论述得出，工程的勘察和方案设计是项目整体中的重要组成部分，并且通过合理的勘察和方案设计能够为后续各项工作提供更加有利的数据信息。当前国家针对建筑质量、建筑性能等要求逐渐提高，因此对于其相应的工作而言要求也在随之不断提高。将GIS应用到这一领域当中，实现对其一体化模式的设计，能够为岩土工程的信息化管理提供更加可靠的技术条件。同时，在实际应用中，按照本文上述操作，也能够为矿山岩土工程企业创造更大的经济效益和社会效益。