浅析工程地质信息化设计及其在工程中的应用

摘要：工程地质信息化设计是工程地质应用领域的拓展与延伸，它意味着工程地质应用领域的技术有了很大的提升，对工程设计的优化意义重大，本文根据工程实践与工程地质的理论研究基础，对工程地质信息化的相关问题进行归纳与总结，文章分析了工程地质信息化设计中的岩体结构面网络的模拟技术与数值模拟方法。

关键词：工程地质，数值模拟 ，信息化设计 ，岩体结构面网络模拟

Abstract: the engineering geology information design is engineering geology of the application of development and extension, it means that engineering geology of the application of technology has been greatly improved, and the engineering design optimization is of great significance, according to the engineering practice and engineering geology of the theoretical foundation, and the engineering geological problems of informatization related summed up and summarized, the paper analyzes the engineering geological information design of the rock mass structure surface of the network simulation technology and numerical simulation method.

Keywords: engineering geology, numerical simulation, information design, the rock mass structure surface network simulation

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1 前言

工程地质学在最近十几年取得了重大技术进步，已经形成了理论与方法的工程地质学体系。尤其是最近几年交通工程的大力发展，工程地质信息化在其中得到广泛应用，边坡工程地质的理论得到深化，地质灾害勘察、设计、施工一条龙思想逐渐成型，工程地质信息化设计在这种环境下得到了很好的发展。.

在传统工程地质中，其主要任务就是简单地为工程建筑提供必需的地质资料，工程地质在这个过程中没有参与设计，更不用谈什么优化设计，以致得在复杂的工程地质条件下，设计与地质严重脱节，最终导致事故的发生或者工程建造忽略地质条件而使成本过高等问题。

现代工程地质较传统的有了很大的变化，前者要求从工程设计的角度进行工程地质工作的布置，并完成资料的收集与更新工作。现代工程地质要求工程地质直接参加设计，甚至很多时候工程的设计必须主要围绕着工程地质来进行。工程地质的相关工作在整个工程的设计与施工阶段都占据着举足轻重的角色，根据地质条件的不断反馈，来完成工程设计的优化目的。

工程地质信息化设计是现代工程地质学中一个重要的特征，也是区别于传统的工程地质学的主要特征，它包含了两项重要技术，即岩体结构面网络模拟与数值模拟，两者不断地发展与成熟，为信息化设计提供了重要保证。

2 工程地质化设计的基本思路

工程信息化的设计基本思路可以从边坡工程信息化设计的过程来说明，如图1所示，：

图1 工程地质信息化设计思路及过程

工程地质信息化设计十分注重全过程地质与设计的协调、不同工作步骤之间的协调。这种设计思路的核心可以归结为两点，即设计过程模拟和稳定性分析。设计过程模拟是整个工程地质信息化设计的重要部分，占有举足轻重的作用，模拟过程就是好比于实际工程的“试验”过程，相当于实际工程的演练。稳定性分析则是应用于设计之前和加入治理工程结构之后，它与设计过程模拟两个部分缺一不可。

由此可见，设计是整个工程的核心部分，预测则是关键部门，工程地质分析是整个预测环节的中心工作，两个部分共同决定了工程地质信息化设计的重要地位。

3 工程地质化设计的数值模拟技术

最近十几年中，电子计算机技术得到了飞速的发展，各行各业的工作开展都开始得益于计算机的强大功能，工程地质问题的解决在从中受益，这包括了工程地质问题中的数值模拟理论和方法都开展于计算机。

数值方法的突出优点众多，其中最大的优点是能够较好地考虑复杂边界条件、非均质特性、介质的各向异性及其随时间的变化、介质不连续性等复杂地质条件。它通过计算机技术将岩土体工程结构作为整体进行模拟仿真，经过这种模拟的试验阶段来取得一种最佳的方案。

目前，在工程地质学中常用的数值方法主要有：块体理论（biock theory，BT）、有限单元法中的节理单元法（joint eiement，JE）、不连续变形分析（discontinuous deformation anaiysis，DDA）、快、块体弹簧元法（BSM）、速拉格朗日法（ fast Lagrangian anaiysis ofcontinue，FLAC）、无网络伽辽金法（eiement free Gaierkin method，EGM）和数值流形法。这几种方法对岩土工程与工程地质方面的特殊问题的解决都十分有效。

4 岩体结构面网络模拟技术

岩体结构面网络模拟是以Monte-Carior 为原理，通过较少量结构面资料，按照一定的测量方法，推测岩体空间结构面分布特征。图2 为根据精测线法获取的某公路边坡结构面资料模拟出的岩体空间三维结构面网络图。

图2 某工程岩体三维网络模拟成果

此外，通过网络模拟，还能获取岩体各类几何参数，作为工程设计的参考资料。图3 示出了岩体结构面线密度的分布特征.：

图3 某工程岩体结构面线密度分布特征

通过网络模拟获取的岩土结构面信息，尤其是施工过程中的相关结构面方面的信息，可以反复不断进行模拟，不断优化设计，修正设计，以求达到最佳。

5结束语

随着科技的不断发展，工程地质的理论和实践知识都将会得到程度更大的提高，工程地质信息化将为工程地质施工的主要发展方向，其技术的不断发展和深化在整个工程地质学中都具有重要的意义。

参考文献

[1] 工程地质学 张忠苗主编/2007-02-01/中国建筑工业出版社

[2] 工程地质倪宏革，时向东主编/2009-08-01/北京大学出版社

[3] 理正工程地质勘察软件常见疑难问题解答北京理正软件设计研究院有限公司著/2011-11-01/中国建筑工业出版社

[4] 工程地质与土力学 刘福臣，杨绍平 主编/2009-08-01/黄河水利出版社

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。