地质工程的定义范文

时间:2023-12-04 18:05:49

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地质工程的定义

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【关键词】地下工程;施工方案;研究

一、地下工程的理论概述

地下工程,是指地面以下土层或岩体中修建各种类型的地下建筑物或结构的工程。它包括:交通运输方面的地下铁道、隧道、停车场、通道等;军事方面和野战军事的地下指挥所、通讯枢纽、掩蔽所、军火库等;工业与民用方面的地下车间、电站、库房、商店、人防与市政地下工程;文化、体育、娱乐与生活等方面的联合建筑体。

自古以来,人类的地下工程活动就一直存在,古人类的墓葬群,钻井,干旱地区居民的地窖,都是那时候地下工程的一部分,随着城市的出现,人类的地下排污泄洪管道工程开始作为最普遍的地下工程发展了几千年。地下工程的大发展始于工业革命,18~19世纪,科学技术的进步及交通的大发展使得人类探索地下世界的能力得到增强,而另一方面人口的急速增加及城市化的加速进行,土地成本上升,这使得城市建设者更多地将地下设施的建设纳入城市规划的范畴内。

城市地下综合体是指为建设沿三维空间发展的,地面地下连通的,结合交通、商业贮存、娱乐、市政等多用途的大型公共地下建筑。地下综合体特点是多重功能、空间重叠、设施综合。地下建筑物可以构筑成隧道形式,也可以和地面房屋相似,在平面布局上采用棋盘式和房间式的布置,并可建成多层多跨的框架结构。地下建筑物的横断面有各种不同形状。最常见的有圆形、矩形、拱顶直墙(包括厚拱薄墙)、拱顶曲墙、落地拱、穹顶直墙等。地下综合体的特点是第一可作为有效的防空、防炸设施,形成恒温恒湿防震防振的环境,并能节约地面建筑占地,但地质条件要求较高,施工困难、投资较高。第二是与岩(土)接触处必须有衬砌结构。衬砌结构的作用是承受岩(土)层和爆炸等静力和动力荷载,并防止地下水和潮气的侵入

二、地下工程的施工的特点

地下工程施工的内容非常丰富,包括施工组织设计,施工技术管理,施工工艺、方案及方法,施工监测和环境保护,所以,依我而见,地下工程的施工特点也是多种多样的。

与其他工程相比较,地下建筑产品更具有体积巨大、情况复杂、不易分割、难以变更等特性,所以地下建筑工程施工除了一般工程的特点外,还具有以下的特点:

第一、生产具有流动性。一方面,施工单位的生产地点具有移动性;二是,在整个施工过程中工人的设备因施工方位的不同会发生转移。

第二、产品形式多样性。因地下工程所处的自然环境和预期用途不同,整个工程的构造、外形和材料选择也会有不同,并且施工方式必将变化,很难实现按统一标准作业。

第三、采用技术难度大。地下工程经常需要依据建筑结构的特殊情况采取多种施工方式和施工材料,这种交叉施工对物资和设备的要求较大,因而在施工技术和施工组织方面必须具有高水平。

第四、机械化水平较低。目前我国地下建筑施工总体上机械化水平还很低,手工操作的情况普遍存在,

除以上情况以外,地下工程的施工组织设计、施工技术、施工还礼、施工方法等均有各自的特点:

施工组织设计的特点在于其能够保证重点,统筹安排,信守合同工期,并能科学合理地安排施工程序,经量多的采用新工艺,新材料,新设备和新技术、组织流水施工,合理地使用人力,物力和财力、恰当地安排施工项目,增加有效的施工作业日数,以保证施工的连续和均衡、提高施工技术方案的工业化,机械化水平、采用先进的施工技术和施工管理方法、减少施工临时设施的投入,合理布置施工总平面图,节约施工用地和费用。

三、地下工程施工方案的制定方法

如前所述,地下工程施工方案的制定是一个复杂而长期的过程,需要综合考虑施工风险、经济投入成本(包括环境生态因素等),还要注意工期、施工条件,成本控制等弹性因素,要因地制宜,合理度量各个因素的作用,所以一个合乎实际兼具经济环境效益的地下工程方案必须要经过一个严格的程序,而这个制定程序将是保证方案质量的最佳制定方法。

具体来说,这个程序要经过这样几个阶段:

第一、勘探地质条件及周边环境评测。这个阶段必须将施工对象的地质条件摸清楚,对固岩的稳定性要测量准确,合理预测到各项风险因素,并对工程对周边环境的社会影响做评估。

第二、计算投入成本。根据勘探及评估结果制定经济投入计划(成本),计划的拟定既要全面充分考虑人员、机械、材料等固定成本和工期等弹性成本,对环境生态成本和风险成本有一个预期,也要本着可持续的精神,节约资源,合理预测。

第三、权衡各个因素,决定取舍。有时难以兼顾工程的进程与成本投入等问题的冲突,和不同的方案的选择问题,这时必须明确本工程的价值目标,充分考量各个因素在工程中的作用,做出正确的判断。

依照原则制订地下工程施工方案,必须对施工部署和人员安排做出详细合理的安排,相信经过这样一个程序制定出来的地下工程施工方案会是一个合乎实际,兼具经济效益和社会效益的合理计划。

地下工程施工的前景十分广阔,而且由于当今世界人口、资源的压力,人们拓宽生存空间的思维逐渐从地上发展到地下,随着人类探索地下空间的实践不断深入,未来的建筑世界必定是一个“地下世界”,将来的地下工程施工也将会更加安全、经济和环保。

参考文献:

[1]徐明.城市地下空间设计[M].中国建筑工业出版社,2005.120-128

[2]常万春.国外地下空间开发利用的现状[M].上海社科院信息研究所.2007.56-63

[3]陆锡明.大都市一体化交通[M].上海.上海科学技术出版社,2003.49-53

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关键词:基础处理;目的;技术发展

尽管“基础”一词的涵义大家似乎都理解,但目前有关规范中并未对“基础”一词给出明确的定义,为了深入理解基础处理的目的,有必要对基础一词的定义进行初步探讨。

1. 对基础一词的定义进行初步探讨

将建筑物底下扩大的这一部分称为基础,而将承受由基础传来荷载的土层(或岩层)称为地基”。“经过人工处理而达到设计要求的地基称为人工地基,不需处理而直接采用的地基称为天然地基”。“为了保证建筑物的安全,地基应同时满足两个基本要求:地基应具有足够的强度,在荷载作用下不致因地基失稳而破坏;地基不能产生过大的变形而影响建筑物的安全与正常使用。此外,要保证地基基础具有足够的可靠性。

可见,水工建筑物对“基础”的定义与工民建的“地基”的定义有相近之处,两者均为承载结构,但水工建筑物基础一词的涵义更广―些。

参考以上对“基础”的定义,初步将拱坝基础定义为:与拱坝相互作用的地质区域,该区域内的应力、变位和渗流状况将随拱坝的施工和运行而发生变化,包括坝基岩体一定深度、拱坝建基面上下游边坡一定范围等。

2.基础处理的主要目的

目前,对基础处理的目的的提法也不统一,设计水工建筑物基础时,应当采取措施为:保证建筑物在整个施工和运行期中的可靠性、耐久性和经济性;保证基础承载能力和建筑物的稳定性,保证建筑物及其基础的使用寿命;保证减小位移、改善建筑物―基础体系的应力应变状态;降低扬压力和渗漏量。

混凝土重力坝坝基处理的目的主要是:增加基岩强度,提高弹性模量,使岩体均匀,以满足承载能力和减少不均匀沉陷的要求;使基础有足够的抗渗性以满足渗透稳定的要求;减小坝基扬压力以满足抗滑稳定;控制渗漏量在规定的范围以内,以减小水量损失和足够的耐久性,并防止基岩性质在水的长期作用下发生恶化。

混凝土重力坝的基础经处理后应满足下列要求:应具有足够的强度,以承受坝体的压力;具有足够的整体性和均匀性,以满足坝体抗滑稳定和减少不均匀沉陷;具有足够的抗渗性,以满足渗透稳定、控制渗流量的要求;具有足够的耐久性,以防止岩体性质在水的长期作用下发生恶化。

而原规范则提出,混凝土拱坝的地基经处理后应达到下列要求:具有足够的整体性和稳定性,保证抗滑安全。具有足够的强度和刚度,能承受拱坝传来的力和各种荷载,不发生不能容许的变形。具有足够的抗渗性和有利的渗流场,满足渗透稳定要求,降低渗透压力。具有足够的耐久性,以免在水的长期作用下恶化。坝体和接触面的形状适宜,避免不利的应力分布。

以上各种提法大同小异,大致包括了以下几个方面:一是强度和稳定;二是刚度要求;三是抗渗性和扬压力要求;四是耐久性要求。综合提出拱坝基础处理的主要门的如下:保证建筑物在整个施工期和运行期的可靠性、耐久性和经济性。保证坝基的承载能力和坝肩抗滑稳定满足要求。保证坝基所需的刚度,改善大坝和基础的应力和变位状态。控制渗漏量,降低扬压力。

3. 基础处理设计的指导思想

3.1 基本原则

基础处理设计的基本原则是:运行安全、技术先进、经济合理。

3.2 设计依据

基础处理的设计依据包括:

3.2.1工程地质和水文地质的勘察研究资料,包括区域地质构造、物理力学和渗透特性、地下水位及其补给和排泄范围。

工程地质因素对基础处理及大坝安全的影响是巨大的,地质资料“靠不住的丰富”还不能为建造安全的水工建筑物提供可靠性。地质研究工作需要的不是勘测的数量,而是勘测工作要有一个正确的方向。由于对勘测工作的目的性不够明确,常常遇到一些“地质上的意外”,如果在施工过程中发现了这些“意外”,就会延误工期,增加施工费用,如前苏联的克拉斯诺亚尔斯克水电站、美国的丹尼尔约翰逊坝等。如果水利枢纽运行后出现这类“地质上的意外”,就可能成为工程失事的原因。因此,对坝基不良性能揭示的不充分,将是影响工程安全的主要因素。

决定水工建筑物安全的主要地质因素是岩体的结构特性:有无软弱结构(大断层、软弱夹层)的不利方向面。软弱结构面的性状包括其规模、强度、分布,岩体的断裂结构面才是岩体工程的灵魂,大坝的许多破坏事故都与岩体结构面有关,如意大利的格列诺坝、法国的马尔帕塞坝等。

3.2.2坝址区的地震烈度。

3.2.3相似工程地质条件下修建建筑物的经验。

3.2.4拱坝的基本特征资料(包括坝体结构、施工程序、作用荷载、运行条件等)。

3.2.5施工条件。

4.水电工程基础处理工程实例

4.1 防渗帷幕灌浆――GIN灌浆法

岩基防渗帷幕灌浆自乌江渡工程以来,我国逐渐推广了孔口封闭灌浆法,一批大中型水利水电工程采用孔口封闭法建造了高标准的防渗帷幕。随着二滩、小浪底工程的建设,国际上一些高效率的施工方法,如GIN灌浆法、自下而上纯压式灌浆法等引进中国,促进了我国灌浆技术的发展。

4.2 无盖重固结灌浆

坝基固结灌浆与大坝混凝土浇筑在工期上常常存在矛盾。二滩、三峡工程在部分坝块采取了无盖重灌浆,或仅浇筑“找平混凝土”后即进行固结灌浆。二滩工程在无盖重灌浆的坝段预埋了灌浆管,以后对孔口的灌浆段进行补充灌浆。三峡工程的灌浆成果表明,无盖重(或浇筑找平混凝土灌浆)在技术上是可行的,可以满足设计要求,能够节约钻孔和工期,但在缓倾角裂隙发育的部位不宜采用。

4.3 岩溶灌浆

以乌江渡等建设在岩溶地区的水电站为标志,我国的岩溶灌浆具有很高的技术水平。

云南五里冲水库是在岩溶地区拦截盲谷暗河兴建的无坝水库。帷幕灌浆量21.6万米,大多在强岩溶地层中。该工程应用高压灌浆技术在大型溶蚀塌陷体建造了高标准的防渗帷幕,在溶洞暗河区建造了深达100.4m、长50m、厚2.0~2.5m的地下混凝土防渗墙,水库深超过100m。该项《盲谷水库的防渗处理》技术被专家评为国际领先水平,并获得云南省科技进步奖。■

参考文献

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关键词:工程地质 岩土工程

1.工程地质学科的争议

教科书对工程地质学的三种定义:①工程地质学是研究与工程有关的地质问题的科学;②工程地质学是研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学;③工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学。

从以上三种定义的实质中均不难看出,工程地质学强调的工程和地质的关系,研究的是人类工程活动与自然地质环境的相互作用。但是,近年来工程地质学科却正在经历着前所未有的挑战,工程地质学被异名为岩土工程学,工程地质勘察被称之为岩土工程勘察。工程界有此呼声,学术界有此呼应,一些大专院校也纷纷效仿,甚至工程地质这个专业在高校也被取消了。一时间,似乎工程地质已经成了守旧传统,岩土工程才是先进时髦的,才是可以适应市场经济并与国际接轨的。这是近年来分歧最大的争议。

这些年来工程地质勘察的不景气以及市场竞争的不规范化,工程地质勘察队伍增加了岩土工程的业务是完全必要的,但将岩土工程作为工程地质的救世主,则值得商榷了。

根据笔者的理解,岩土工程是一项工程应用技术,是针对地质体的工程缺陷实施的工程措施而进行的一系列设计和施工过程的总称。岩土工程的任务是“处理”地质体的工程缺陷,使之满足工程建筑物对地基的工程要求,因此又有“岩土工程处理技术”的别名,说明岩土工程的确是一项实实在在的工程技术。确立工程地质学是一门独立的学科,尽管也仅仅是本世纪初的事,并不象数学、物理学、天文学等等著名学科那样历史悠久,然而,之所以将工程地质定义在“学科”这样的高度上,是因为她具备学科的一些基本特性和基本理论,这就是地质学的基本特性和基本理论,换句话说,工程地质学的基本理论就是地质学(当然更包括数学、力学、化学等等),因此,又将工程地质学界定为地质学的一个分支学科或应用学科,这是符合实际的。工程地质学的最新定义也是较为全面的:研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学。显然,工程地质与岩土工程尽管有相似之处,但也有天地之别。如果将岩土工程界定为工程地质学科的一个分支,好象还说得过去;而反过来用岩土工程来代替工程地质,则实在有些牵强附会。

1997年6月20-27日,国际工程地质学会在希腊召开了一次学术讨论会,会上决定将本学会名称改为:国际工程地质学与环境学会。我国组团15人参加,王思敬任团长。随后国内也有人提出工程地质学会改名,以便与国际接轨,但一直未获通过。在近几年的

③规程规范存在的问题;

④工程地质勘察技术的局限性;

⑤相关专业对工程地质专业的轻视;

⑥长官意志,某些决策者对工程地质专业的无知或轻视;

⑦世人对工程地质专业的不了解与不理解。

4. 在工程建设中的地质教训

由于地质问题而严重影响工程建设的实例太多,教训太深刻,顺手拈来几个实例:

①云南漫湾水电站左坝肩顺层滑坡和建材问题;

②贵州天生桥二级水电站厂址、隧洞等问题;

③贵州东风水电站右坝肩和帷幕线上的岩溶问题;

④乌江彭水水利枢纽前期工作重复问题;

⑤雅砻江锦屏二级水电站岩溶地下水问题;

⑥软弱夹层的遗漏对工程建设的重大影响,葛州坝、西津溢洪道等。

5. 工程地质在工程建设中的决定性作用

任何地质条件下都可以建工程,对吗?这个问题也是这些年来工程界的一个热门话题,笔者认为答案是否定的。

①陕西东庄水库灰岩坝址渗漏严重不能建坝;

②小浪底滑坡性质界定对设计的影响;

③天生桥二级水电站移民区是否滑坡对移民安置的影响;

④堤防工程中的堤基垂直防渗引起的环境地质问题,有时可能是决定性的;

⑤地质边界条件和地质参数对工程设计的影响。

6.相关学科在工程地质中的应用

①系统工程在工程地质中的应用;

②计算机技术在工程地质中的应用;

③遥感、物探、gps等;

④水工设计施工与工程地质的关系。

清晰的工程概念是地质师所必需的。潘家铮院士对地质师的要求:应该有系统地学习水工建筑物的基本设计理论,计算方法,以及地基缺陷的影响,各种处理的措施,各种成功和失败的经验;最好补一些数学、力学、水力学、岩土力学、岩石试验、有限元分析和计算机应用等方面的基础课。五十年代初,由于我国水利水电工程地质专业人才奇缺,一批设计师改行从事工程地质专业的学习和工作,后来大都成为工程地质专业的优秀专家。实践证明,地质师的工程概念清晰,地质工作会得心应手;反之则可能事倍功半。

7.工程地质要面对现实着眼未来

汪恕诚部长最近讲话强调:不能老修改设计,因为搞招投标尤其是国际合同,修改设计就意味着被索赔。修改一个设计,似乎节省了某一个工程量,而索赔量比这个还大,大量修改设计怎么得了?汪部长的这段讲话似乎在批评设计,实则是水利水电工程地质的一个千载难逢的新的契机。

如何理解汪部长的这段话?我们认为首先要搞清楚为什么修改设计,水利工程因为地质问题而修改设计的可以举出若干例子来。

修改设计往往赖地质,我们当然可以理直气壮地说:前期地质工作投入不够,工程地质条件不清楚,地质基础资料不准确,工程地质分析出力不够或分析工作的深度不到家,工程地质问题的界定不明确或界定有错误,学术技术问题得不到广泛的讨论和争论,工程地质问题的真理有时往往掌握在少数人手里。

很明显,要想不修改设计,地质工作必须做到家,基本的地质工作量必须保证。作为地质师,既要尊重事实,坚持真理,实事求是,还要努力学习,开拓进取,勇于创新,更要勤于实践,不迷信权威,不违心唯上。工程地质专业的形象靠地质师们去树立,去维护;工程地质专业在工程建设中的地位也只有靠地质师们自己去争取

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一、矿山地质统计学的原理

在相关矿山地质统计学原理的定义上,是以基础为研究区域化变量的学科,研究工具为变异函数,是一项在在空间上具有随机性、结构性的自然现象科学。

1.区域化变量

区域化变量是矿山地质统计学核心理论的基础,在矿山地质工程中起着重要的作用。在实际矿山地质工程的实施中,其钻孔位置(样品的选择)在大多数情况下是不随机的,因此,两个钻空位置距离相近,从而造成样品之间的相似性较强;反之,当两个样品之间距离较远时,两者之间的相似性就会有所降低,或不存在。样品与样品之间往往存在着某种联系,而这种联系的取决性因素正是受样品之间得到相对位置所影响。并且该种联系不仅仅在空间上具有随机性,并且其在位置上同样存在着某种联系。

2.半变异函数

在区域化变量中,能够将其变化规律的准确描述的实用性函数,我们将它称之为半变异函数,在常规的半变异函数中,一般将其定义为以下函数:

在上述式中相应的代表意义如下:两者样品之间的距离用h表示;两者样品之间的相距对数用n(h)表示;X(Zi+h)是在与Zi相距h处的样品值;X(Zi)则代表Zi处的样品值。

3.半变异函数的数学模型

在一般的矿山地质工程中,其样品容易受到取样、实验误差或矿化等作用的影响,导致样品结果不准确,影响矿山工程的实施。一般情况下,在短距离内,比最小取样间距较小。发生变化时,大多半变异函数其处于原点时不等于零,此现象称之为块金效应。基于此,在实际矿山地质工程中具有块金效应的球状模型使用次数最多、应用较广,其模型表达式具体如下:

二、数理方法在矿山地质工程中的具体应用

在实际的矿山地质变量中,其不仅仅具有单纯的随机变量,并且在地质变量的本身存在一定的随机性以及结构性,在空间上还存在相关性,稳定性也不尽相同。较传统统计理论,独立样本有所不同,因此造成统计方法在实际地质工程的的运用中存在一定的局限性。尽管如此,统计方法其作为数据分析的有效方式,在地质工程数据的处理上仍然具有一定的指导意义,数理统计法大致存在以下用途:

1.为事物提供其表示特征的?稻荩?如:平均值、极差、百分率、标准差等;

2.将事物与事物之间的差异准确比较,如:将两者事物或产品之间,其质量、数据上显著性差异是否存在;

3.将事物变化的影响因素进行分析,如:将产品与产品之间的质量差异程度以及造成差异的因素进行分析;

三、推动统计方法在矿山地质工程中应用的对策

1.普及统计教育,树立统计观念

在目前的矿山地质工程中,员工对统计方法的了解程度不够,进而导致统计法的应用推广较困难。对于员工统计方法知识的缺乏,矿山地质工程应当对其员工尽心系统性的教育知识普及,而从提高员工的统计观念。在统计观念的提高过程中,相关研究人员应当适当借鉴西方的经验以及做法,例如:将统计教育系统性的纳入到学校的教育中,使统计知识长期性的存在于每个人的思想观念中,进而达到在思考问题时,能够基于统计进行思考。基于此,对于目前的矿山地质工程人员,必须对其进行必要的知识普及,将统计技术在地质工程中进行广泛推广。

2.及时更新知识,创新管理方法

近年来,随着科技的发展,社会的进步,高新产业也随之应用广泛,例如:计算技术。计算机技术的广泛应用,同样在统计学科中,不断有新型学科出现,例如:地质统计学科,近年来,地质统计学科作为边缘学科逐渐发展。据不完全统计,大多数矿山工程管理者,因事业繁忙等原因,缺乏对自身的知识储备,进而造成地质统计学不能很好地在矿山企业中进行利用,导致矿企生产经营错失科学管理的良机,更有矿山企业因经验不善,导致亏损甚至破产。基于此,无论是矿山企业经营者,还是地质工程人员要想不被时代所淘汰,便要不断地对自己的知识进行及时更新,以优胜劣汰的方式对现有管理方式进行及时更新,以确保在不断发展的过程中得到进步。

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关键词:岩土、工程、特点

中图分类号:P642 文献标识码:A

一、岩土工程是一门既古老又先进的专业技术,其实,早在上古时代,人们挖渠、修路、建造居室,就已经跟岩石和土打上交道了,而在近代工业化的过程中,建设厂房,开采矿山,兴修铁路以及水利等土木工程的实践当中,又涉及到了许多与岩土有关联的问题,但是,岩土工程真的当做一门独立的专业来说,还不到半个世纪,传进我国也只有二十年,对岩土工程的含义,以及岩土工程师的职业范围等,到现在依然有不同的认识。

《岩土工程基本术语标准》定义为:”土木工程中涉及岩石和土的利用,处理和改良的科学技术”中国大百科全书定义为:“土木工程的一个分支,以工程地质学,岩石力学,土力学与基础工程为理论基础,涉及岩石和土的利用,整治和改造的一门技术科学”,也有专家定义为:”土木工程的一个分支,研究岩土体(包括其中的水)作为支承体,荷载,介质或材料,必要时对其改良或治理的一门工程技术。”

二、岩土工程的外延岩土工程的实践性很强,从工程实践角度,包括下列范围:1、岩土作为支承体2、岩土作为荷载或自承体3、岩土作为材料4、地质灾害的防治5、环境岩土工程。

三、岩土工程和结构工程的关系。岩土工程和结构工程关系密切,这是显而易见的。无论房屋结构或桥梁结构,都建造在地基上。地基是否稳定,直接影响结构的安危;地基是否会产生过量变形,直接影响结构的功能,产生的次应力可能使结构超过设计极限。地基出了问题又很难补救。因此结构工程十分关心地基的稳定和变形。现在,一般地基设计均由结构工程师考虑上部结构要求统一完成,只有复杂地基基础问题或需专门处理的地基才要求岩土工程师参与。同样,岩土工程师在进行地基的勘察设计时,必须详细了解结构的型式,荷载及其分布,特别是基础的型式和刚度,了解对地基变形的限制要求,以便有的放矢。岩土工程师与结构工程师的密切配合至关重要。还有,岩土工程与工程地质的关系。首先说明工程地质与岩土工程的区别。工程地质是地质学的一个分支,是研究与工程建设有关地质问题的科学。工程地质学的产生源于土木工程的需要,其本质是一门应用科学;岩土工程是土木工程的一个分支,其本质是一门工程技术。从事工程地质的是地质专家(地质师),侧重于研究地质现象,地质成因和演化,地质规律,地质与工程的相互作用;从事岩土工程的是工程师,关心的是如何根据工程目标和地质条件,建造满足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解决工程建设中的岩土技术问题。因此,无论学科领域,工作内容,关心的问题,两者都是有区别的。 另外,岩石和土的主要特点有以下几点 1、岩石的裂隙性岩石总是或稀或密,或宽或窄,或长或短地存在着各种裂隙,这是岩石区别于混凝土的主要特点。这些裂隙有的粗糙,有的光滑;有的平直,有的弯曲;有的充填,有的不充填;有的产状规则,有的规律性很差。裂隙的成因多种多样,有岩浆凝固收缩形成的原生节理,有沉积间断形成的层理,有构造应力形成的构造节理,有表生作用形成的卸荷裂隙和风化裂隙,还有变质作用形成的片理,劈理等等。 2、土的孔隙性。土是一种散体材料,存在孔隙。对于饱和土是固,液两相;对于非饱和土,是固,液,气三相。于是产生了有效压力和孔隙压力;孔隙压力又有孔隙水压力和孔隙气压力。有效应力原理成了土力学区别于一般材料力学的主要标志,在土工计算中产生了总应力法和有效应力法两种原理和方法。在饱和土中,由于孔隙水压力的增长和消散,不同的加荷速率地基承载力不同;是否及时支撑,对软土基坑稳定有不同的表现。 四、对自然条件的依赖性和条件的不确知性

岩土工程作为土木工程的分支,是以传统力学为基础发展起来的。但很快发现,单纯的力学计算不能解决实际问题。原因主要在于对自然条件的依赖性和计算条件的不确知性。试与结构设计比较,结构工程师面临的材料是混凝土,钢材等人工制造的材料,材质相对均匀,材料和结构都是由工程师在设计时选定,是可控的,计算条件十分明确,因而建立在力学基础上的计算是可信的。而岩74I拜技博羌土,无论材料还是结构,都是自然形成,不能由工程师选定和控制,只能通过勘察查明而又不可能完全查明。因而存在条件的不确知性和参数的不确定性,不同程度地存在计算条件的模糊性和信息的不完全性。因而虽然岩土工程计算方法取得了长足进步,发挥了重要作用。五、岩土工程的测试可以分为室内试验,原位测试和原型监测三大类,还有各种模型试验,极为多样,各有各的特点和用途。同一种参数,又因测试方法不同而得出不同的成果数据。选用合理的测试方法成为岩土工程计算能否达到预期效果的重要环节。例如土的模量有压缩模量,变形模量,旁压模量,反演模量。土的抗剪强度室内试验有直剪和三轴剪;直剪又有快剪,固结快剪和慢剪;三轴剪又有不固结不排水剪,固结不排水剪,固结排水剪和固结不排水剪测孔隙水压力;原位测试有十字板剪切试验和野外大型剪切试验。由于试验条件不同,试验结果各异。用哪种试验方法合理,由岩土工程师根据具体条件确定。这种测试方法的多样性,也是岩土工程区别于其他工程技术一个重要特点。岩土工程分析计算时注意计算模式,计算参数和安全度的配套,而其中计算参数的正确选定最为重要。 岩土工程具有不严密性。不完瞢性和不成熟性 地质学和力学是岩土工程的两大理论支柱,两者互助补充,互相渗透,互相嫁接。力学是以基本理论为出发点,结合具体条件,构建模型求解。特点是从一般到特殊,严密,是一种演译推理的思维方法。地质学是在调查研究取得大量数据的基础上,分析,综合,对比,找出科学规律,从特殊到一般,是一种归纳推理的思维方法,侧重于分析成因演化,宏观把握,综合判断。由上可知,岩土工程迄今还是一门不严密,不完善,不够成熟的科学技术,处在”发展中”的一门科学技术,因而存在相当大的风险性。沈珠江院士说:土力学发展到现在,是”从学步走向自立”,岩石力学发展更晚,成熟程度还要低一些。 六、岩土工程崇高概念设计,狭义的概念设计可以理解为框架设计,从总体上勾划出设计框架,以备进一步细化。广义的概念设计可以理解为一种设计思想概念设计大体上可以概括为:在充分了解功能要求和掌握必要资料的基础上,通过设计条件的概化,先定性分析,再定量分析,提出~个框架,从技术方法的适宜性和有效性,施工的可操作性和质量的可控制性,环境限制和可能产生的负面影响,经济性等方面进行论证,从概念上选择一个或几个方案,进行必要的计算和验算,通过施工检验和监测,逐步完善设计。广义的概念设计,不仅在设计的初始阶段是必要的,而且要将概念设计的思想贯彻工程的始终。做概念设计,必须对原理有深刻的理解,有丰富的经验总结,有灵活的运作能力,总揽全局,掌握影响工程成败的关键,对设计的实施效果要有基本正确的估计。七、根据岩土工程的特点,技术控制可分为三个层面:第一层面,涉及人身健康,工程安全,环境保护等公众利益,国家利益的,应订入技术法规,由国家制订,强制执行,严格监管。包括勘察设计的基本准则,各种灾害的防治,有害物质扩散的限制等等第二层面,属于大量重复型的技术规则,如术语,符号,分类,常用测试方法,常用分析法等,宜制定具体而统一的标准,供工程师采用。第三层面,需因地制宜,结合具体工程处置的问题,诸如勘察工作的布置,岩土工程设计方案等,规范只对基本准则作出规定,具体问题由岩土工程师根据具体情况,发挥自己的学识和经验,进行综台判断,并承担风险责任 参考文献:

【1】方晓阳 新时期环境岩土工程的展望[J] 岩土工程学报,2000

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[关键词]岩土 工程 勘察 报告 编写 质量 控制

一、有关岩土工程勘察

1.岩土工程勘察定义。岩土工程勘察,英语为geotechnical invesigation,就是根据建设工程的要求,查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,编制勘察文件的活动。

2.岩土工程勘察阶段。按其进行阶段可分为:预可行性阶段、工程可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、补充勘察、施工勘察等。

3.岩土工程勘察对象。根据勘察对象的不同,可分为:水利水电工程(主要指水电站、水工构造物的勘察)、铁路工程、公路工程、港口码头、大型桥梁及工业、民用建筑等。由于水利水电工程、铁路工程、公路工程、港口码头等工程一般比较重大、投资造价及重要性高,国家分别对这些类别的工程勘察进行了专门的分类,编制了相应的勘察规范、规程和技术标准等,通常这些工程的勘察称工程地质勘察。因此,通常所说的“岩土工程勘察”主要指工业、民用建筑工程的勘察,勘察对象主体主要包括房屋楼宇、工业厂房、学校楼舍、医院建筑、市政工程、管线及架空线路、岸边工程、边坡工程、基坑工程、地基处理等。

4.岩土工程勘察内容。岩土工程勘察的内容主要有:工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测,最终根据以上几种或全部手段,对场地工程地质条件进行定性或定量分析评价,编制满足不同阶段所需的成果报告文件。

5.岩土工程勘察的方法与技术。岩土工程勘察的方法或技术手段,有以下几种:(1)工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。(2)勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的;并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。(3)原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。(4)现场检验与监测。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行,但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象,应在建筑物竣工运营期间继续进行。

二、努力提高报告的编写能力

1.要具备牢固的地质地貌和工程理论地质基础理论方面,主要是岩石学、构造地质学、第四纪地质学和地貌学;工程地质方面,主要是土质学、土力学、工程地质分析、工程动力地质学、工程地质勘察。

2.要熟悉和把握有关的规范规程规范规程既是经验的总结,又是技术的指南,具有很强的勘察工作指导性。对于国家的、行业的、省和地方的有关规范规程,必须熟悉把握,并在具体勘察工作中认真执行。

3.要了解工作区的地质情况对于勘察地段的区域地质、水文地质、工程地质资料,应尽可能地搜集并熟悉。对于邻近地段已有的工程地质勘察资料,也要尽可能了解,以便在勘察工作中发挥其参考作用。

4.要把握工程设计的基本要求和基础施工的技术要点只要明确了工程设计的基本要求和基础施工方法,作出的工程地质评价才能有的放矢、正确客观,提出的建议才能合理适用。

5.要切实保证第一手资料的质量岩土工程勘察报告是工程地勘察的最终成果。一份高质量的勘察报告,必须来自于高质量的第一手原始资料。

6.提高综合知识方面的技能。如基本的数理统计知识、文字表达能力、编图技巧、综合分析能力。

三、确保岩土工程勘察质量

1.严格按基本建设程序办事,先进行地质勘察后设计。对无地质勘寒资料工程的设计应不予报建,对(未能按照相应的等级)降级进行地质勘察的工程不予报建。

2.提高地质勘察单位员工的质量意识,加强职业道德教育,健全岗位责任制度,培养良好的认真负责的工作作风,避免出现地质勘察资料的失误。

3.建立审查、复核制度,对室内室外技术资料要有资深的专业人员进行审查和复核,敢于对钻探、土工试验结果提出质疑,并通过对相近建筑物的钻探资料对照分析,确保资料的准确性。必要时可重探可疑探点、可重做相关试验。

4.要根据建筑物的安全等级与场地类别,并结合地质历史(注意收集相关资料)与地形特色进行探点的布设,并按规范进行相应比例和数量的取土探孔和原位测试探孔的布置,避免漏探特殊地质现象。

5.勘察布孔。勘察与设计的接口:收到设计人的勘察任务书后,应认真阅读,仔细分析,充分了解设计意图,不明白的地方及时与设计人沟通,存在疑虑的地方需向设计人提出。设计人往往有偏于保守的倾向,如对地基承载力要求过高、要求一桩一钻、对桩基承载力提出过高要求等。由于岩土体始终是一个灰箱,无法彻底查清岩土体的分布及其物理力学参数,在做与岩土相关的工程设计时固然要留有一定的安全富余度,但是必须在了解场地岩土条件的情况下才能准确把握安全的尺度,采用过于保守的岩土参数,过高的安全系数将不可避免的造成工程建设的极大浪费。做岩土工程勘察的人一般比做结构设计的人更清楚或者更容易把握场地的岩土条件情况,因此岩土工程师应当,也有必要提出意见供设计人参考。在勘察任务书与工程平面布置图确认无误后,勘察人员应到现场踏勘,了解场地情况,并提出勘察纲要供钻探等供外业使用。

参考文献:

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关键词:弯线地震勘探、弯线资料处理、弯线布线

中图分类号:P631.4文献标识码: A 文章编号:

贺陡沟勘查区位于宁夏回族自治区吴忠市东南部,勘查区属于低缓丘陵地形,地表标高在+1390m~+1540m之间,地形起伏较大,冲沟较多并且较深,给野外施工带来一定的困难。本区无潜水位,黄土覆盖厚且变化较大(5m-120m),厚黄土层中无潜水位且为干黄土,赋水性差,厚黄土对地震波有强烈的吸收作用,不利于地震波的激发和接收。但沟内黄土较薄,出露的地层主要是黄土和红色粘土,夹有砾石层及砂土层,虽成孔较为困难,但红色粘土激发层位较好,相对于厚黄土层,较为有利于地震波的激发、接收。因此在野外施工时沟内做弯线施工。

根据勘查区的地震地质条件,二维地震勘查测线采用弯线布设,主测线均沿沟谷布设,在支沟布设联络测线,主测线尽量垂直地层走向,联络测线尽量垂直主测线方向布置。炮线与检波线重合,按黄土塬布线原则:避高就低、避软就硬、大弯小直。

本区野外施工完成后,根据该区的地质特点,本着“高保真度、高分辨率、高信噪比”的地震资料处理要求进行特殊的弯线资料处理。

1、主要处理流程

弯线资料处理除空间属性定义、计算静校正、剩余静校正与二维测线处理有差异外,其他方法是相同的。弯线施工炮线可与检波线是同一条线,也可以不是同一条线,施工按能较好激发有效波为准,这对激发有效波困难地区是十分必要的,施工的任意性带来CDP面元的不规则,这就要对CDP面元划分,网格化,然后取CDP网格中心线作为最终的CDP线来进行后续的资料处理。CDP中心线是最能体现实际位置的一条近似线,误差是无法避免的,这条线可人为干预给出,也可由程序自动给出,原则是看程序给出的位置合理就应用,不合理就人工干预。CDP线是等间距的CDP组成,CDP号由小到大自然排序,这条线是弯曲的圆滑的曲线,每个CDP的位置由大地坐标来定位。CDP中心线确定了,后续的处理除计算野外折射静校正、剩余静校正按弯线方法处理外其他过程就与二维相同了。

原始数据解编

按弯线定义空间属性

初至拾取

折射波静校正(弯线)

真振幅恢复

高通滤波

二维地表一致性预测反褶积

速度分析

弯线地表一致性剩余静校正

NMO校正

弯线叠加

频率、空间域随机噪音衰减

二维一步法时间偏移(步长16ms)

带通滤波

振幅均衡

输出标准SEGY格式偏移数据体

图1 处理流程图

2、弯线特殊处理

2.1、弯线数据空间属性定义

弯线的炮、检点空间属性与二维,三维不同,它需要定义炮、检点的排列相对位置关系和炮、检点的实际大地坐标,只有同时对二者进行定义才能完成。处理中弯线加道头字程序读取炮、检点空间属性和炮检点实际坐标文件,来确定各个CDP点的位置,这时候CDP的分布是杂乱无章的,需要再取一条中间CDP线做为最终的CDP线的位置。中间CDP线可由程序自动给出或人为定义给出。这个工作完成后,还需要在资料处理时进一步检查炮、检点位置和偏移距情况。检查的方法和步骤如下:

2.1.1线性动校(LMO)

本次处理采用线性动校正,选取每条检波线上某一偏移距范围的道,利用线性动校正模块把单炮记录的初至拉直。如果某炮的初至发生错位,则说明该炮炮检关系不正确,需要反复调整,直到正确为止。

2.1.2 炮、检点位置图

完成第一步检查之后,绘制出炮、检点位置图和叠加次数图,进一步检查空间属性,如图2、3。

图2 CDP平面分布及CDP中心线位置关系

图3 观测系统及CDP叠加次数图

2.2、野外静校正

本区地处丘陵地区,地表地形较为复杂,地表高差较大,高程变化范围1430m-1580m,由于地表低速带厚度的变化,使得深层反射波到达地面的时间产生延时,煤层构造形态发生歪曲,对反射波信息的叠加效果产生不利的影响。本区采用弯线折线静校正,它和二维相比要定义出炮、检点的实际坐标,其他过程基本相同。本区高差大,静校正极为重要,在本区折射静校正效果较好。,针对检波点高程及激发井深的变化,选定静校正基准面高程为1520m,替换速度为2500m/s。

图4地表地形图

图5野外静校前(上)后(下)叠加剖面比图

2.3、弯线自动剩余静校正

运用弯线自动剩余静校正程序来计算剩余静校正。该方法可以消除记录中存在的高频剩余静校正量,是保证有效波达到最佳叠加效果的一个重要手段之一,在此基础上进行叠加速度分析,就可以为后面的叠加处理提供更为准确的叠加速度信息。在本次资料处理过程中,这一过程先后进行了两次,自动剩余静校正后有效波同相轴连续性明显提高,剖面质量得到了明显改善。

图6 剩余静校正前(上)后(下)叠加对比

3、处理成果质量评述

该区黄土层较厚,地震地质条件复杂,只能采用弯线地震勘查的手段来进行野外采集,煤层厚度不稳定,在一定程度上影响了成果资料质量。

针对该区特点,采用了弯线处理方法,做了弯线空间属性建立,弯线野外静校正、地表一致性反褶积、常速扫描,去噪方法、参数选取适当,叠前采用高通滤波使得面波得到较好压制,叠后又采用随机噪音衰减,保证了最终叠加剖面既有较高的信噪比和分辨率,又有活跃的波组特征及构造特征。最终叠加时间剖面整体上质量较好,反射波信噪比较高。

参考文献:

[1]陆孟基.地震勘探原理[M].北京:石油大学出版社,1993,232-255

[2]郭良红、田小平.复杂表、浅层地震地质条件激发效果的探讨,中国煤田地质[J],2007,62~64

[3] 崔兴福.三维非均匀介质中真振幅地震便宜算子研究[J].地球物理学报,2004.47(3):509~513

[4 ]徐伯勋. 地震勘探信息技术提取、分析和预测[M ]. 北京:地质出版社, 2001: 45-56.

[5]王兆湖.复杂区低信噪比地震资料处理方法研究[D].吉林大学,2010

[6]安徽煤田地质局物探测量队,宁夏庆华煤化有限公司贺陡沟勘查区二维地震勘探报告[R].宿州,2010

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关键词:地质勘察;标准贯入试验;应用

中图分类号:u442.2 文献标识码:a

1 标准贯入试验的定义及适用范围

1.1 标准贯入试验的定义

标准贯入试验又称为spt,它是一种动力触探,其通过一定的锤击动能将某种规格的对开管式贯入器打入到钻孔孔底的土层中,并由打入过程中的贯入阻抗来对土层的变化以及地质情况进行判断。一般可以用打入土中30cm的锤击数n来衡量贯入阻抗。标准贯入试验需要与钻孔结合进行,目前国内统一使用的钻杆直径为42mm,国外的钻杆直径还有50mm和 60mm两种类型。标准贯入试验具有设备简单、操作方便的优点,而且其适用于砂土、硬粘土及软岩等多种土层。此外,通过对贯入器带上的扰动土样进行分析,就可以直接得到土层的鉴别描述信息。

1.2 适用范围

标准贯入试验目前在地质勘察领域有着十分广泛的应用,其应用范围包括:

(1)用于检查勘察地区的土层剖面和各土层在水平及垂直方向是否均匀、是否存在软弱夹层。(2)用于地基土的变形模量、承载力、物理力学性质指标等建筑物设计所需参数的确定。(3)用于单桩承载力的预估、桩尖持力层的选择以及旋喷桩直径的估算。(4)用于施工监测以及检验地基土的加固效果。(5)用于砂土和轻亚粘土在地震条件下液化可能性的判别。

2 标准贯入试验的影响因素及注意事项

2.1 钻进方式的影响

标准贯入试验的钻进过程中要尽力保持钻孔底部的土层不被扰动,因此不宜用冲击式和水冲法钻进,而应尽可能地使用回转泥浆式钻进方法来最大化地保持孔壁稳定(特别是在砂层钻进时),并减小孔壁的摩擦。此外,钻孔的直径不能过大,一般限定为不大于100mm,若直径过大将会造成50%的锤击数减少。

2.2 土层深度的影响

在spt进行过程中,随着贯入深度的增加,土的有效上覆压力和侧压力都会随之增加,从而造成贯入阻力加大,最终使锤击数增加。因此,需要对锤击数进行深度修正。

2.3 探杆偏斜影响

标准贯入试验的实践表明,探杆与钻孔的孔壁摩擦会随着探杆的偏斜而增加,导致有效锤击能量减小,从而影响锤击数。因此,要保证探头、探杆以及导向杆的垂直度,防止锤击偏移和晃动。

2.4 试验前的准备

在进行标准贯入试验前,应先钻几个钻孔,对所要勘察区域的地层分布情况以及地质情况进行大概了解,为标贯试验方案的制定提供依据。根据钻探情况,要在不同和相同土层的不同钻孔间做系统性的试验,同时进行土工试验,然后将两种试验结果进行对比分析。在同一土层中试验次数不能少于5~6次,或者在深度上每隔1~1.5m进行一次试验,这样可以有效了解透镜状或薄层状土层的情况。

2.5 试验数据的修正

对于标准贯入试验的锤击数是否需要进行杆长修正,根据实践经验,可以按照《建筑地基基础设计规范》(gbj 7-89)中的规定来对锤击数进行校正,经过校正后的修正值与新的设计规范吻合度较高。

3 标准贯入试验实例分析

本次标准贯入试验实例为广东省某一商住大厦的地基基础勘察工程,由于该工程为高层建筑,所以对于地质勘察的要求比较严格。该商住大厦建于厚度在11~12.5m的回填土上,回填的时间已经比较久远,在回填时按照规范要求进行了分层压实处理。在制定勘察方案时,分别在每个钻孔的不同深度设计了系统性的标准贯入试验,并在土层中进行标贯试验的同一位置取原状土样作土工试验分析,以便与标准贯入试验结果进行对比。本次勘察工程共钻孔28个,并进行了58次标准贯入试验。勘察结果表明,现场的回填土在水平及垂直方向上物质成分和物理力学性质并无太大变化。因此,在进行标准贯入试验结果统计时,在垂直方向上以2m为级数进行统计单元的划分,其统计结果见表1。

本次勘察地质条件为厚层状回填土,其物质成分组成主要为呈土状的强风化花岗岩和强风化砂岩。而在钻孔过程中,还发现了少量的16cm×12cm的强风化岩石碎块,因此标准贯入试验的离散性相对比较大,所以在对标贯试验的数据进行统计分析时采用去掉最大和最小值的10%,然后再按最小平

均值法统计的方法。完成数据统计后,可以对试验的高值以及低值作详细分析,出现高值是因为在贯入过程中碰到了较大的强风化岩石碎块,而出现低值则是由于回填土局部存在松散的现象。高值与低值出现的频率都不高,且并无规律可循。统计数据与土工试验的结果较为吻合,而开挖基础进行验槽测试的结果也与统计数据相吻合。

结语

标准贯入试验的用时短、费用低,是一种行之有效、应用范围非常广的原位测试手段。标贯试验的关键问题就在于试验质量得到保证的同时,要对试验结果进行合理科学的统计与分析。特别是在对漂石、块石等含量较多的砾砂卵石层或不均匀系数较大碎石土进行标贯试验时,试验的数据将明显偏高,而且试验也会受到机械设备和人为因素的影响也更为明显,需要配合其他土工试验手段,来对试验结果进行对比分析。

参考文献

[1]孙康.标准贯入试验的影响因素及其资料整理分析[j].公路交通科技,2006,8:105-107.

[2]贺瑞霞,任德生,曹洪亮.工程地质勘察中的标准贯入试验[j].铁道建筑,2010,3:60-62.

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【关键词】MicroMine软件;三维可视化;数字化矿山

0.引言

随着我国工业化步伐的加快,矿产资源急剧消耗,当前矿产开发正在向开采技术条件复杂、矿石品味低得贫矿发展,极大地增加了采矿成本。为了提高经济效益,同时保证较恶劣的开采技术条件下的作业安全,矿山的设计和管理者正在努力改进采矿方法及技术,“数字化”矿山就这样走进了人们的视野。

数字化矿山的核心是在统一的时间坐标和空间框架下,科学合理地组织各类矿山信息,将海量异质的矿山信息资源进行全面、高效和有序的管理和整合[1],数字化矿山的任务是在矿业信心数据仓库的基础上,充分利用现代空间分析、数据采矿、知识挖掘、虚拟现实、可视化、网络、多媒体和科学计算技术,为矿产资源评估、矿山规划、开拓设计、生产安全和决策管理进行模拟、仿真和过程分析提供新的技术平台和强大工具。

矿产行业的特殊性决定了矿山信息化的不同之处,它不是简单的信息叠加或传递,而是在不断变化的生产数据和资源数据的基础上,通过软件系统将这些信息集成共享后,使设计者和管理者全面、及时、准确地掌握企业生产的资源、产品、成本、安全和市场需求等信息,优化设计并实现生产经营决策的科学性、及时性。因此,借助合适的矿业软件可事半功倍。

近年来,随着计算机技术的迅猛发展以及计算机图形学技术、三维GIS技术和数据库技术的日趋成熟和完善,基于传统二维图件的矿山开采设计与管理逐渐显露出其准确性低、设计周期长、开采方案单一、工作效率低下等诸多弊端,难以满足现代矿山信息化发展的需要,三维建模开始为人们广泛认可和接受。基于三维可视化技术的MicroMine等矿业软件的应用为矿山企业的资源精确化评价与管理、真三维开采设计和方案优化、矿山项目多方案快速对比研究等生产技术管理和项目决策提供了快捷、强大的工具和智能支持[2]。

1.MicroMine软件简介

MicroMine是澳大利亚MicroMine国际矿业软件有限公司开发的大型专业矿业软件,是一套三维交互式图形软件系统,具有地表测量数据处理、地质勘探数据分析和采矿设计等功能,主要用于地质勘查和地质建模、资源评估、储量估算、露天和地下采矿设计以及尾矿复垦和设计等。

MicroMine软件适用于所有金属矿种的露天和地下开采设计和生产管理,涵盖矿业开发的整个发展阶段,可满足不同工作任务的要求。

2.MicroMine软件的主要功能

软件以模块化构建,包括模块:核心模块、勘探模块、资源评估模块、线框模块、采矿模块、测量模块、绘图模块和露天境界优化模块等,其数据传输、转化支持MAPGIS、ODBC(Excel,Acess,Foxpro,DBASE)DEM,DXF,Surpac等格式的数据,为用户提供地质勘探数据解译、三维建模、资源评估和采矿设计等功能。

3.Micromine软件在数字化矿山设计过程中的应用

3.1构建地质数据库

Micromine可用多种数据形式来存储和管理地质信息,数据库的数据类型主要包括勘探数据和刻槽数据。利用勘探模块可以实现勘探数据编录、样品组合分析、地质统计学分析等功能,生成的地质数据库可以在三维空间中显示,也可以通过修改显示风格等很容易了解矿山地质勘探方面的成果资料,以及地质层位、品位信息等情况。

3.2 创建矿体三维实体模型

实体模型也称为线框模型,是用来描述三维空间物体的几何形态,是定义矿体、巷道、地形、断层、采场、岩层的通用技术,是MicroMine三维模型的基础。

矿体模型建立在地质数据库的基础上,依据勘探规范规定的矿体圈定原则,参照各个勘探线范围进行切剖面完成各个剖面图的生成,接着相邻剖面间通过多种线框连接方法反复推敲实现的。矿体模型生成后,可以在任意方向切剖面,生成剖面图,以供采矿布置巷道工程参考。

3.3创建空块模型

MicroMine的空块模型使用了精确而且完善的地质统计学插值法,每个块的属性可以量化或描述,这些块的属性主要是矿石的品味、质量或者比重等,空块模型的真正功能在于它可以在限定区域内快速生成用户定义的体积、吨位、品味等方面的报告,然后进行资源储量的估算评估,实现灵活约束条件下的统计报告。

3.4 创建地表DTM模型

地表模型主要是将现状地形图里所含的地表测量数据导入到软件中进行相应修改与创建DTM得到的地表上的地物,进行形象化及实体化,最新的MicroMine版本中加入了支持航拍图片的导入功能,使地表DTM模型更接近实际。

3.5 地下采矿设计

软件的地下采矿设计充分利用了三维设计工具,在屏幕上可以数字化,也可以使用工具,有很强的点、线工具,同时通过工程中心线,再加上断面形状和尺寸就可以很方便地生成工程实体。采矿设计主要包括开拓运输系统设计、采掘进度计划编排、排土场设计以及爆破设计等。

3.6露天采矿设计

软件自带的露天采矿设计工具可以对采矿场和堆场进行从下向上的交互式设计,用户可以自如地对连巷、道路、边坡坡度和台阶宽度进行参数化设计。在采矿过程中的标准可以随时重新设定,在设计矿坑的不同区域,地质信息可以用来决定边坡坡度的大小,同时软件提供了比较良好的优化功能,根据块段模型就可以通过软件的境界优化功能,得出不同要求的露天境界。

4.MicroMine软件在数字化矿山管理中的应用

4.1实现矿山井巷工程的可视化管理

井巷工程工作面的可视化管理对矿山安全生产和品味控制具有重要意义。MicroMine软件从设计说明中提取相关参数并结合地质编录数据建立了满足井巷工程工作面实时监控所需的数学模型,对矿山井巷开拓、运输等进行全面监控和管理,保证生产顺利进行。

4.2 对巷道进行地质编录管理

通过建立生产期间地质数据库,来实现对地质工程信息的综合管理,巷道地质编录所获得的地质信息在软件中进行整合,对刻画矿体的分布形态以及矿体边界起决定性的作用,建立起矿石品位分布特征的矿块模型,界定矿与非矿,指导采掘进度计划。

4.3 生产进度计划编排

MicroMine最终解决了开采计划中物质多样性、目标多样性、采矿地点多样性等复杂情况带来的项目规划中的难题。跟踪矿山开采进度,并根据开采技术条件及采掘现状及时调整,保证矿山安全达产。

5.结语

目前我国数字化矿山建设刚刚起步,MicroMine软件作为一套大型数字化矿山工程软件,有助于推动矿山数字化建设的进程,实现矿山数字化、信息化管理[3],提高生产安全性和生产效率,从而保证我国工业化建设进程中对矿石资源的需求。 [科]

【参考文献】

[1]郑彬彬,张俊文.现代化矿山—数字矿山的概念及其基本结构[J].煤炭技术,2007,26(7):1-2.

篇10

【关键词】地质灾害;勘察防治;成就

我国的国土面积非常大,居世界第三位,在我国辽阔的国土上分布着各种类型的自然地质类型,因此我国的地理条件非常复杂,再加上我国的资源比较丰富,人口众多,因此我国的地质灾害类型繁杂且分布广泛,地质灾害发生的频率也比较高,因此给我国人民带来了巨大的生命财产损失。在与地质灾害的长期斗争过程中,我国地质灾害的勘察与防治工作取得了巨大的进步,为我国地质灾害的防治提供了重大的支持和帮助,大大减轻了地质灾害给人们的生命财产安全带来的威胁,取得了较为明显的经济效益和环境效益。

一、地质灾害概述

1、地质灾害的定义

关于地质灾害的定义,从来没有形成一个统一的说法,但是经过了长期的地质灾害的勘察和防治,人们对于地质灾害的认识趋向于统一,归纳总结起来,地质灾害的定义体现了以下的三点。第一是地质环境,它主要是指人类赖以生存的地壳表层,也是人类活动的主要范围,它能够与水圈、大气圈和生物圈组成一个稳定的生态系统,使得人类得以存在和发展,从这个角度说,地质灾害是自然灾害的一种类型。第二是强调地质灾害产生的动力条件,在这种观点的前提下,地质灾害来源于自然地质作用和人类活动的综合作用结果。第三是强调灾害的后果,这种观点认为地质灾害必然会使得人类的生命财产安全受到损失,一般情况下,地震、火山、滑坡和泥石流等突发性的地质灾害会直接产生严重的后果,给人类带来一定的威胁,水土流失和荒漠化等具有相对比较缓慢的变化过程,但是它们最终都会给人类的生产和发展带来威胁,因此也是一种地质灾害。

2、地质灾害的分类

我国的地质灾害地质灾害类型繁杂且分布广泛,地质灾害的发生过程往往会与其他的自然灾害交叉进行,在这种情况下很难对地质灾害进行确切的分类[1]。但是从不同的角度去研究,大致可以将地质灾害进行如下的分类。首先,根据地质灾害的发生速度可以将地质灾害分为突发性地质灾害和缓变性地质灾害。其次,按照地质灾害发生的主要原因可以将地质灾害分为自然作用的地质灾害、人为作用的地质灾害、自然与认为综合作用的地质灾害。其中自然作用的地质灾害又可以进一步分为内作用力和外作用力两种类型,人为作用的地质灾害也可以根据人为作用的不同而进一步具体划分。第三,根据地质灾害发生地点的不同可以将地质灾害划分为大陆地质灾害和海洋地质灾害,其中海洋地质灾害可以进一步划分为海洋水体地质灾害、海岸带地质灾害和海底地质灾害,大陆地址灾害也可以根据地貌的变化而进一步划分。

二、地质灾害的勘察防治技术成就

近年来,我国的地质灾害的勘察防治技术取得了巨大的成就,其中较为突出的便是地质灾害勘察防治的理论成就以及工程技术成就和监测技术成就。

1、地质灾害勘察防治的理论成就

地质灾害勘察防治的理论成就首先体现在地质灾害动力学的研究成果,地质灾害动力学将地质灾害的形成和发育放到整体的环境系统中去分析和研究,并时刻注意整体环境系统的多样性和开放性,采用多种科学理论和研究方法对地质灾害的形成原因和形成过程进行了十分深入和较为准确的揭示。其次,地质灾害的机制研究得到了进一步的深化,传统的地质灾害机制研究主要依赖于地质因素和力学因素的分析,经过实践的检验以后,地质灾害机制的深化研究更加重视水对地质灾害形成所产生的作用,降水、地表水的下渗以及水库的蓄水等都有可能引发滑坡,对地下水的过度利用会导致地面塌陷,因此水的作用在地质灾害的形成过程中的作用不容忽视。第三,地质灾害勘察防治的另一个理论成就是实时监测预报的理论逐渐完善,随着现代信息技术的不断进步,自动控制技术、计算机网络技术和遥测技术等的结合,为地址灾害的动态监测提供了可能性,这样就实现了对地质灾害的勘察与防治,在最大程度上减少了地质灾害带来的损失。

2、地质灾害勘察防治的工程技术

随着地质灾害勘察防治理论的发展与完善,我国在此基础上研制除了适合不同类型地质灾害进行勘察和防止的工程技术体系[2]。比如,为了防止降雨引发的滑坡,我国研制出了地表排水技术和地下排水技术。然而任何一种地质灾害的防治工程都不可能依靠单一的技术种类来完成,往往需要多种技术的相互配合,因此我国研制出了地质灾害勘察和防治的综合技术体系,对于不同的地质灾害,可以采用不同的技术进行组合,实现地质灾害防治工程的优化,只有这样才能有针对性地减少地质灾害给人们的生命财产安全带来的损失。不同类型地质灾害的综合治理方案如表1所示。

3、地质灾害勘察防治的监测技术

监测是对地质灾害进行勘察和防治的有效途径,通过对地质灾害的监测,不仅可以获取地质灾害形成的重要信息,而且可以灾害的勘察、设计与施工提供可靠的数据,因此近年来我国地质灾害勘察防治的监测技术取得了巨大成就。一般情况下,地质灾害勘察防治的监测技术分为地面宏观监测、地面仪器检测和空间遥感监测[3]。其中地面宏观监测的方式是在深入而细致的科学研究基础上,经过长期的科学积累而形成的。我国地质灾害勘察防治的监测技术主要体现在地面仪器检测和空间遥感监测方面,首先,我国的地面仪器检测技术获得了全面的发展,不仅可以进行大地形变监测,也可以进行地下深部位移的监测和地下水的动态监测。因此根据地质灾害的特点,选择合适的监测方式,布置科学的监测点,可以有效对地质灾害的发育过程进行动态信息的抓捕,从而对地质灾害的发生进行预测。其次,我国的空间遥感监测技术也取得了重大的进步,我国已着手建立基于全球地位系统(GPS)、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)的自然灾害监测预报系统,并取得了一定的成绩,这种基于“3S”的自然灾害监测预报技术已成功对许多大面积的滑坡泥石流和地面沉降等地质灾害进行了成功的监测,避免了地质灾害造成严重的生命财产损失。

结语:

综上所述,我国的地质灾害类型繁杂且分布广泛,地质灾害发生的频率也比较高,因此给我国人民带来了巨大的生命财产损失。在与地质灾害的长期斗争过程中,我国地质灾害的勘察与防治技术获得巨大的进步,地质灾害勘察防治的理论获得许多新的突破,地质灾害勘察防治的工程技术和监测技术也取得许多的新的成就,为我国地质灾害的防治提供了重大的支持和帮助,大大减轻了地质灾害给人们的生命财产安全带来的威胁。但是我们不能满足于现状,要进一步加强科技创新,促进地质灾害勘察与防治技术的不断提高。

参考文献:

[1]李乾坤,石胜伟,韩新强,梁炯.国内地质灾害机理与防治技术研究现状[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2013,07:52-54.