CN110618981B - 基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法，属于岩土工程勘察信息化领域，利用野外编录和室内试验电子数据定义包络场地的标准地层表，按照主层、亚层、透镜体的先后顺序，构建标准地层、野外编录和室内试验数据之间的逻辑关系，对过程中所有可能存在的情况进行分阶段数据处理，进而实现对地基土主亚层界定、土层界线调整和尖灭透镜体等层序划分核心内容的流程化操作，然后通过校核和必要的人工调整，最终完成场地所有勘探孔地基土层序的划分工作。本发明能够解决岩土工程勘察行业全过程信息化条件下地基土层序划分的问题，提高地基土分层质量和效率。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程勘察信息化领域，涉及一种信息化的地基土层序划分方法，可广泛应用于第四系地基土场地岩土工程勘察的层序划分，满足岩土工程勘察行业未来信息化发展需要，是一种能够有效提高工程技术人员地基土分层质量和效率的方法。
背景技术
当前，国家正在大力支持和促进工程建设领域信息化发展，未来岩土工程勘察行业也必将迎来全面的信息化变革，传统的岩土工程勘察行业信息化程度较低，岩土工程勘察野外编录和室内土工试验成果仍然以纸质成果为主，电子化采集手段应用较少，虽然岩土工程勘察领域在数据成果后期统计、分析和出图等方面实现了信息化，但是，地基土层序划分作为岩土工程勘察工作的核心内容，仍然还依赖于工程技术人员在记录纸上手工分层完成，不但分层效率低，而且对工程技术人员工作经验要求很高，严重的阻碍了岩土工程勘察行业信息化的发展。
第四系土层地区普遍具有地层成层性好，地层年代规律性强等特点，具备通过总结规律实现地基土概化分类和分层的先决条件，但是，具体如何运用信息化手段处理野外编录和室内土工试验的关系，建立不同地层的分层原则，最终解决岩土工程勘察全过程信息化发展对地基土层序划分的需要，仍然是摆在工程技术人员眼前的一个急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的问题是在于提供基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法，解决了岩土工程勘察行业全过程信息化条件下地基土层序划分的问题，提高地基土分层质量和效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法，包括以下步骤：
1)、形成场地初始地层数据库，获取岩土工程勘察地基土层序划分必要的野外业编录数据和室内试验数据，利用上述数据的关联性，将各勘探孔野外编录信息和室内试验信息进行匹配并形成场地初始地层数据库；
2)、定义能够包络本场地所有主要层位的标准地层列表，根据场地初始地层数据库中各种数据进行统计、分类，掌握场地地层宏观分布的情况进行定义；
3)、针对单个勘探孔进行完整层的地基土层序和非完整层的地基土层序划分，并进行地基土分层界限调整，完成尖灭透镜体的地基土层序划分；
4)、重复以上步骤3)，完成场地所有勘探孔地基土层序划分。
进一步的，以上步骤3)中，比较单个勘探孔野外编录地层的高程信息和标准地层中定义的高程信息，进行完整层的地基土层序划分，若存在高程不匹配，则进行待处理标记，比较单个勘探孔野外编录地层的土性信息和标准地层中定义的土性信息，进行非完整层的地基土层序划分。
进一步的，以上步骤3)中，当单个勘探孔野外编录的某层底界高程唯一包含于标准地层中定义的某层底界高程范围内，说明该层属完整层；当单个勘探孔野外编录的某层底界高程包含于两个以上标准地层中定义的某层底界高程范围内，说明该层属非完整层；当单个勘探孔野外编录的某层底界高程不包含于标准地层中定义的任何层底界高程范围内，初步判断此情况属夹层或者透镜体，对本层进行待处理标记。
进一步的，针对第一种情况完整层，单个勘探孔野外编录的某层土性必然与标准地层中与其高程匹配的地层土性一致，直接将该标准地层属性赋予被比较的勘探孔的相应层位，对于待处理标记本步骤暂不处理。
进一步的，针对第二种情况进行非完整层的地基土层序划分，进一步比较单个勘探孔野外编录的土性信息和标准地层中定义的土性信息，将勘探孔野外编录的某层土性与标准地层中所有与其高程匹配的地层土性进行比较，其中必然存在一个标准地层中土层的土性与勘探孔野外编录的某层土性一致，将土性一致的标准地层属性赋予被比较的勘探孔的相应层位。
进一步的，标准地层为概化的本场地主要完整层、非完整层以及尖灭透镜体信息，标准地层内容包括地层编号、成因年代、土性定名、地层高程范围和岩土描述信息，其中地层高程范围是指某一土层底界高程的特征分布范围。
进一步的，比较单个勘探孔各层层底分界线上下室内试验取样点砂黏土性与其所在主层砂黏土性，进行地基土分层界限调整，土层分界线上下比较结果均一致时：维持原分层界限不变；土层分界线上层比较结果一致，下层比较结果不一致时：原分层界限下移某个深度；土层分界线上层比较结果不一致，下层比较结果一致时：原分层界限上移某个深度；土层分界线上层比较结果不一致，下层比较结果不一致时：本步骤中进行待处理标记，暂不处理。
进一步的，将单个勘探孔各个室内试验取样点土性与其所在土层土性进行比较，对不一致的情况按照透镜体进行划分处理，完成局部尖灭透镜体的地基土层序划分。
进一步的，外业编录数据包括野外编录的变层深度、野外确定的岩土名称、颜色、状态和层理，室内试验数据包括取样深度、试验获得的土样物理力学参数和室内试验确定的岩土名称，通过钻孔编号、编录信息和取样深度的关联关系，将各勘探孔野的外编录信息和室内试验信息进行匹配并形成场地初始地层数据库。
进一步的，针对步骤4)，进行各勘探孔分层成果校核，对前述步骤中标记的少量待处理情况通过人工拆分或划分夹层的形式进行处理，将各勘探孔相关数据进行完整性匹配，保存分层信息，完成地基土层序划分。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下。
1、本发明运用信息化手段有效的解决岩土工程勘察行业中地基土层序划分这个难点问题，深入挖掘和归纳了地基土分层过程中的主要技术问题，并将专业技术问题概化为可行的计算机数据处理方法，为岩土工程勘察中地基土层序划分提供了信息化的解决方案，符合当前行业发展需要，本发明有助于提高地基土分层质量和效率，促进岩土工程勘察全过程信息化发展，解决岩土工程勘察全过程信息化背景下的地基土层序的自动化、程序化划分技术难题，实现了运用计算机技术提高地基土分层质量和效率的目的；
2、进行地基土分层界限调整中，土层仅比较砂黏土性是为了确保前述步骤分层结果，保持场地整体地基土层稳定，利用室内土工试验成果对野外编录中地基土层变层深度进行微调、校正，对地基土层位进行进一步详细的划分分层界限微调，能够实现利用室内土工试验成果对野外编录中地基土变层界线进行校正和调整的目的。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法在野外编录数据导入到分层数据库的数据结构图；
图2是本发明基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法在室内试验数据导入到分层数据库的数据结构图；
图3是本发明本发明基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法中定义的某场地标准地层的数据结构图；
图4是本发明本发明基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法中完整层地基土层序划分流程图；
图5是本发明本发明基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法中非完整层地基土层序划分流程图；
图6是本发明本发明基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法中地基土层层底分界线调整流程图；
图7是本发明基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法中地基土层中尖灭透镜体划分流程图；
图8是本发明基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法的总体流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
如图1～图8所示，本发明为基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法，可广泛应用于第四系地基土场地岩土工程勘察的层序划分，满足岩土工程勘察行业未来信息化发展需要，是一种能够有效提高工程技术人员地基土分层质量和效率的方法，第四系土层按大类分为黏性土或者砂性土，一般黏土、粉质黏土属黏性土，粉土、粉砂、细沙等属于砂性土；按砂黏土性进行比较能够保证场地地基土层的总体稳定，便于地基土分层界限的调整。
按照以下步骤进行，1)本发明基于岩土工程勘察全过程信息化的工作模式，以近年来推行的岩土工程勘察数据电子化采集为前提。首先通过野外钻探数据电子化采集模块和室内土工试验电子化数据采集模块获取岩土工程勘察地基土层序划分必要的外业编录数据和室内试验数据，数据采集模块采用市场上现有的数据采集和处理模块即可，此处对数据处理模块没有特殊的要求，完成数据的采集和输入即可，这是比较常见的数据信息化手段，属于公知的技术常识，模块也可通过网络购买或者店铺直接购买等多种形式获取，通过计算机中的数据处理模块构建标准地层之间的逻辑关系；
外业编录数据包括：野外编录的变层深度、野外确定的岩土名称、颜色、状态、层理等，附图1是野外编录数据导入到分层数据库的数据结构图；
室内试验数据包括：取样深度、试验获得的土样物理力学参数和室内试验确定的岩土名称等，附图2是室内试验数据导入到分层数据库的数据结构图；
2)通过钻孔编号、编录信息和取样深度等信息的关联关系，将各勘探孔野外编录信息和室内试验信息进行匹配并形成场地初始地层数据库，针对同一点，钻孔编号、编录信息和取样深度等信息都是一一对应的，因为关联关系是固定唯一的，保证了初始底层数据库的准确性；
3)对场地初始地层数据库中各种数据进行统计、分类，掌握场地地层宏观分布的情况，定义能够包络本场地所有主要层位的标准地层列表，附图3是定义的某场地标准地层的数据结构图；
标准地层内容包括：地层编号、成因年代、土性定名、地层高程范围、岩土描述信息等，其中地层高程范围是指某一土层底界高程的特征分布范围；
以上对数据的处理方法是本领域公知的，可参照相关的行业手册，本申请中不再赘述，主要就是地层标高、土性的比较，然后对需要调整的地层标高进行相应调整，本发明本身要表达的重点不是算法或者数据处理的特殊性，表达的重点是本发明深入挖掘和归纳了地基土分层过程中的主要技术问题，并将专业技术问题概化为步骤1-10，独特地概化并表达了各个步骤之间、各个地层数据之间的逻辑关系，提供了岩土工程勘察中地基土层序划分的信息化解决方案。
4)比较单个勘探孔野外编录中土层的高程信息和中定义的标准地层的高程信息，进行完整层的地基土层序划分，本步骤处理结果包含以下三种情况，见附图4。
情况A：单个勘探孔野外编录的某层底界高程唯一包含于标准地层中定义的某层底界高程范围内，说明该层属完整层；
情况B：单个勘探孔野外编录的某层底界高程包含于两个以上标准地层中定义的某层底界高程范围内，说明该层属非完整层；
情况C：单个勘探孔野外编录的某层底界高程不包含于标准地层中定义的任何层底界高程范围内，初步判断此情况属夹层或者透镜体，本步骤中将该土层进行异常待处理状态标记；
5)比较单个勘探孔野外编录的土性信息和标准地层中定义的土性信息，意在进行非完整层的地基土层序划分，对完成单孔层底高程比较后的进一步土性比较，包含以下处理步骤和结果，见附图5。
对于情况A：单个勘探孔野外编录的某层土性必然与标准地层中与其高程匹配的地层土性一致，直接将该标准地层属性赋予被比较的勘探孔的相应层位；
对于情况B：将勘探孔野外编录的某层土性与标准地层中所有与其高程匹配的地层土性进行比较，其中必然存在一个标准地层中土层的土性与勘探孔野外编录的某层土性一致，将土性一致的标准地层属性赋予被比较的勘探孔的相应层位；
对于情况C：本步骤暂不处理；
6)比较单个勘探孔各层层底分界线上下室内试验取样点砂黏土性与其当前所在土层砂黏土性，进行地基土分层界限调整，土层仅比较砂黏土性是为了确保前述步骤分层结果，保持场地整体地基土层稳定，利用室内土工试验成果对野外编录中地基土层变层深度进行微调、校正，对地基土层位进行进一步详细的划分分层界限微调，本步骤能够实现利用室内土工试验成果对野外编录中地基土变层界线进行校正和调整的目的，存在以下四种情况，见附图6)。
土层分界线上下比较结果均一致时：维持原分层界限不变；
土层分界线上层比较结果一致，下层比较结果不一致时：原分层界限下移某个深度；
土层分界线上层比较结果不一致，下层比较结果一致时：原分层界限上移某个深度；
土层分界线上层比较结果不一致，下层比较结果不一致时：本步骤中进行待处理标记，暂不处理；
7)前述步骤主要着重于对场地主层、亚层层位的划分，对于各主亚层内部存在的尖灭透镜体划分将在本步骤完成，根据地基土层划分原则，比较各主亚层中室内试验取样点土性与其所在土层土性，对不一致的情况按照透镜体所在主层中的位置进行相应的处理，见附图7，并赋予透镜体相应标准地层号；
8)各勘探孔重复第4)至第7)步骤操作，如附图8地基土层序划分总体流程图所示，完成场地所有勘探孔地基土层序核心内容的划分；
9)进行各勘探孔分层成果校核，对前述步骤中标记的少量待处理情况通过人工拆分或划分夹层的形式进行处理；
10)将各勘探孔相关数据进行完整性匹配，保存分层信息，完成地基土层序划分。
步骤1-9中主要针对通过对相关地层的标高、土性匹配进行地基土层序划分，实际中每个地基土层包含很多信息，如颜色、状态、密实度、层理、含有物、物理力学试验指标、现场原位测试试验指标等，因此在步骤1-9中完成标高、土性匹配后，还应根据土性与颜色、状态、密实度等的一一对应关系对其他信息进行匹配。另外，由于土性与颜色、状态、密实度等是有一一对应关系的，第10步骤一般情况下是在各个步骤过程进行中，由计算机的数据处理模块自动完成，本步骤也可省略。
本发明的方法在以上执行过程中，严格按照以上步骤进行，运用信息化手段有效的解决岩土工程勘察行业中地基土层序划分这个难点问题，深入挖掘和归纳了地基土分层过程中的主要技术问题，并将专业技术问题概化为可行的计算机数据处理方法，为岩土工程勘察中地基土层序划分提供了信息化的解决方案，符合当前行业发展需要，本发明有助于提高地基土分层质量和效率，促进岩土工程勘察全过程信息化发展，解决岩土工程勘察全过程信息化背景下的地基土层序的自动化、程序化划分技术难题，实现了运用计算机技术提高地基土分层质量和效率的目的。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (1)
1.基于岩土工程勘察全过程信息化的地基土层序划分方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）、形成场地初始地层数据库，获取岩土工程勘察地基土层序划分必要的野外业编录数据和室内试验数据，利用上述数据的关联性，将各勘探孔野外编录信息和室内试验信息进行匹配并形成场地初始地层数据库；
2）、定义能够包络本场地所有主要层位的标准地层列表，根据场地初始地层数据库中各种数据进行统计、分类，掌握场地地层宏观分布的情况进行定义；
3）、针对单个勘探孔进行完整层的地基土层序和非完整层的地基土层序划分，并进行地基土分层界限调整，完成尖灭透镜体的地基土层序划分；
以上步骤3）中，比较单个勘探孔野外编录地层的高程信息和标准地层中定义的高程信息，进行完整层的地基土层序划分，若存在高程不匹配，则进行待处理标记，比较单个勘探孔野外编录地层的土性信息和标准地层中定义的土性信息，进行非完整层的地基土层序划分；
4）、重复以上步骤3），完成场地所有勘探孔地基土层序划分；
以上步骤3）中，当单个勘探孔野外编录的某层底界高程唯一包含于标准地层中定义的某层底界高程范围内，说明该层属完整层；当单个勘探孔野外编录的某层底界高程包含于两个以上标准地层中定义的某层底界高程范围内，说明该层属非完整层；当单个勘探孔野外编录的某层底界高程不包含于标准地层中定义的任何层底界高程范围内，初步判断此情况属夹层或者透镜体，对本层进行待处理标记；
针对第一种情况完整层，单个勘探孔野外编录的某层土性必然与标准地层中与其高程匹配的地层土性一致，直接将该标准地层属性赋予被比较的勘探孔的相应层位，对于待处理标记本步骤暂不处理；
针对第二种情况进行非完整层的地基土层序划分，进一步比较单个勘探孔野外编录的土性信息和标准地层中定义的土性信息，将勘探孔野外编录的某层土性与标准地层中所有与其高程匹配的地层土性进行比较，其中必然存在一个标准地层中土层的土性与勘探孔野外编录的某层土性一致，将土性一致的标准地层属性赋予被比较的勘探孔的相应层位；
标准地层为概化的本场地主要完整层、非完整层以及尖灭透镜体信息，标准地层内容包括地层编号、成因年代、土性定名、地层高程范围和岩土描述信息，其中地层高程范围是指某一土层底界高程的特征分布范围；
比较单个勘探孔各层层底分界线上下室内试验取样点砂黏土性与其所在主层砂黏土性，进行地基土分层界限调整，土层分界线上下比较结果均一致时：维持原分层界限不变；土层分界线上层比较结果一致，下层比较结果不一致时：原分层界限下移某个深度；土层分界线上层比较结果不一致，下层比较结果一致时：原分层界限上移某个深度；土层分界线上层比较结果不一致，下层比较结果不一致时：本步骤中进行待处理标记，暂不处理；
将单个勘探孔各个室内试验取样点土性与其所在土层土性进行比较，对不一致的情况按照透镜体进行划分处理，完成局部尖灭透镜体的地基土层序划分；
外业编录数据包括野外编录的变层深度、野外确定的岩土名称、颜色、状态和层理，室内试验数据包括取样深度、试验获得的土样物理力学参数和室内试验确定的岩土名称，通过钻孔编号、编录信息和取样深度的关联关系，将各勘探孔野的外编录信息和室内试验信息进行匹配并形成场地初始地层数据库；
针对步骤4），进行各勘探孔分层成果校核，对前述步骤中标记的少量待处理情况通过人工拆分或划分夹层的形式进行处理，将各勘探孔相关数据进行完整性匹配，保存分层信息，完成地基土层序划分。
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Application publication date: 20191227 Assignee: Tianjin Taikan Engineering Technology Consulting Co.,Ltd. Assignor: Tianjin survey and Design Institute Group Co.,Ltd. Contract record no.: X2024980014461 Denomination of invention: A method for dividing the sequence of foundation soil layers based on the informatization of the entire process of geotechnical engineering investigation Granted publication date: 20220412 License type: Common License Record date: 20240909 |
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