浅谈信息管理技术在岩土工程设计和施工中的应用孙恬粲

浅谈信息管理技术在岩土工程设计和施工中的应用孙恬粲

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摘要:受科学技术快速发展影响,近年来我国岩土工程领域实现了较为长足的进步,基于此,本文简单介绍了岩土工程设计和施工中常见的信息管理技术,并详细论述了具体应用实例,希望论述内容能够为相关业内人士带来一定启发。

关键字:信息管理技术;岩土工程;动态预测

前言:信息管理技术有别于常见的数据信息管理,其需要在应用中采集岩土工程各类信息为设计、施工提供支持,常见的应用流程大多为“信息监测与数据采集→信息管理与集成→建模分析与评价→信息反馈→设计→施工”,而为了最大程度上发挥信息管理技术作用,正是本文围绕信息管理技术在岩土工程设计和施工中应用开展具体研究的原因所在。

1.岩土工程领域信息管理技术概述

管理信息系统(MIS)、地理信息系统(GIS)、三维岩土工程信息系统、项目信息门户(PIP)均属于我国现阶段岩土工程领域应用较为广泛的信息管理技术,但不同的信息管理技术在岩土工程设计与施工中也有着不同的表现,各类技术的具体应用表现如下所示:(1)管理信息系统。管理信息系统能够围绕岩土工程档案、原始数据、现场监测数据建设数据库,通过专家系统、辅助决策系统即可较好服务于相关设计与施工,但缺失地理信息、信息处理能力不强属于该信息管理技术的不足。(2)地理信息系统。岩土工程中的地理信息系统应用侧重于数据的管理、分析与评价,由于该系统提供的数据结合了地理环境和工程数据,这使得其较受岩土工程师欢迎,但空间分析能力、专业分析能力存在欠缺使得其不能完全满足岩土工程需要。(3)三维岩土工程信息系统。GOCAD、Guiole、Lynx、EAGKES均属于较为典型的三维岩土工程信息系统,这类系统可在三维环境下开展地质分析,但由于可视化分析针对性不强、地质体建模专业性不足,三维岩土工程信息系统同样无法较好满足岩土工程需要。(4)项目信息门户。作为工程管理信息化领域的前沿成果,项目信息门户严格上属于信息共享与交流、协同工作的环境,该系统具备较强发展潜力但仍欠缺完善性[1]。

2.信息管理技术的应用实例

2.1信息系统选择

考虑到上述常见信息管理技术均存在一定不足,本文采用了整合现有系统的“岩土工程信息系统”,该系统集成了GIS平台、3D平台、工程勘察与地基基础评价专家系统,系统的数据流向可以概括为“传感技术、遥感技术、历史资料→数据库→GIS平台、3D平台、工程勘察与地基基础评价专家系统→工业模块、风险管理模块等→结合经验、激励建立分析模型→数值模拟→实时决策”。

2.2区域地下水埋藏条件研究

某岩土工程计划大规模开发建设北京中心地区深部地下空间,但这一设计需要考虑该空间的地下水埋藏条件,因此技术人员应用“岩土工程信息系统”开展了地下水埋藏条件的研究。在“岩土工程信息系统”支持下,技术人员发现工程计划地区地表至100m深度范围分布着13层连续交汇出现的隔水层和含水层,其中隔水层中含有9个亚层,并由此基于“岩土工程信息系统”得出了图1所示的北京市中心地区三维水文地质结构模型,同时确定了各含水层的成因年代、地层岩性、地下水类型、地下水层次划分,如第一大层为人工堆积层、以房渣土为主,第二大层为新近沉积层、卵砾石层,第三大层至第十二大层均为一般第四纪沉积层,第十三大层为第三层基岩[2]。

结合应用“岩土工程信息系统”的分析,可以确定该地区第七层、第九层、第十一层普遍分布一层卵砾石(厚度为10~15m),结合相关监测资料可确定该层地层饱和,但受到颗粒由卵石、圆砾逐渐过渡等因素影响,该地层地下水不易控制且容易引发突涌等渗流破坏,可见现有技术无法在该地区开展深部地下空间开发。

2.3隧道施工引起建筑物变形的动态预测

某第地铁线路下穿某酒店,该酒店为砖混结构、条形基础,建造于1973年,埋置深度为2.3~6.3m,其中隧道旁穿该酒店客房区且二者水平静距为0.66m。为满足安全施工需要,建设单位开展了隧道施工引起建筑物变形的动态预测。

建筑物变形预测方法、随机介质理论法、Peck法均为我国隧道施工地层位移预测领域常见理论,但考虑到建筑物变形预测方法存在的施工作用相互影响等特点,研究确定了随机介质理论法与Peck法综合应用的思路,且具体预测过程中未考虑结构刚度作用并采用了复杂的数值分析模型。应用于建筑物变形动态预测的“岩土工程信息系统”原理源于韩煊等人开展的《建筑物变形的刚度修正法预测建筑物》研究,由此即可结合该地铁隧道各项参数建立地铁某双线隧道旁穿建筑物的分析模型,由于该工程为暗挖法工程,选择了系统提供的三维PECK法作为地层沉降分析方法、BGI法作为建筑物沉降分析方法,由此得到了正常施工条件下地层、酒店的沉降值变化,由此可确定该酒店客房区沉降值最大,达到了11.8mm,办公区则为10.5mm,酒店周围地表的最大沉降值为10.8mm,由此即可为具体施工提供有力参考。

图1北京市中心地区三维水文地质结构模型

2.4其他工程应用

除上述工程外,本文研究的“岩土工程信息系统”还能够用于基坑工程、基础工程及建筑结构的设计与施工,在“岩土工程信息系统”的三维建模支持下,技术人员可轻松将二维的工程图纸转化为三维模型,二维图纸上较为复杂、表述不清的基坑设计、基础形式、工程地质条件将在三维模型中实现直观展现,技术人员由此即可较为准确了解岩土工程项目可能出现的风险,工程的设计、施工质量将由此大幅提升。值得注意的是,“岩土工程信息系统”在环境岩土工程中同样有着不俗的表现,如非正规垃圾填埋场的垃圾填埋便可以使用“岩土工程信息系统”开展设计,由此结合生活垃圾、建筑垃圾、混合垃圾等具体种类,即可完成垃圾填埋过程中的空间分布规模、埋藏条件、几何形状设计,同时还能够完成垃圾体量的计算,相关垃圾填埋工程的质量、安全性将得到较好保障,由此可见“岩土工程信息系统”具备的较高实践应用价值。

结论:综上所述,信息管理技术能够较好服务于岩土工程设计和施工。而在此基础上,本文涉及的区域地下水埋藏条件研究、隧道施工引起建筑物变形的动态预测等内容,则证明了研究具备的较高实践价值。因此,在信息管理技术、岩土工程相关的理论研究和实践探索中,本文内容能够发挥一定参考作用。

参考文献:

[1]程伟.岩土工程信息技术及其工程应用[J].建材与装饰,2017(51):238.

[2]李家骥,宁飞.信息管理技术在岩土工程设计和施工中的应用[J].世界有色金属,2017(03):62+64.

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