冯宝山 张伟星

(北京恒华伟业科技股份有限公司，北京 100088)

1 概述

岩土工程勘察是通过合理运用岩土工程的思路及方法，对施工场地进行查明、分析以及评价，为项目进一步的设计、施工提供合理、可靠的依据。同时，岩土工程勘察成果的优劣，不仅关系到设计、施工是否合理安全，更关系到整个建设工程的安全及生产成本。所以岩土工程勘察在整个工程项目中占有重要的作用。除此之外，岩土工程勘察所涉及的科目众多，包括气象、地质、水文、岩土力学、环境科学等等，因此，岩土工程勘察也是一门较为复杂的专业[1]。

在岩土工程勘察的过程中，堆填土作为特殊性岩土体一直受到广泛的关注，主要是因为堆填土受人为因素影响较大，土层分布不均，厚度变化较大，物理性质差，不宜作为地基基础的持力层[2]。而对于许多岩土工程勘察项目而言，只需要调查清楚堆填土厚度情况即可，因此常规的机械钻探则显现出固有的弊端，如工期较长、成本较高、人力物力消耗较大。在综合考虑常规钻探方法存在的弊端的情况下，本文将数字高程模型(Digital Elevation Model)引入岩土工程勘察工作中，并对该方法的可行性进行了相关论述。

本文以某分布式光伏发电项目堆填土厚度勘察为研究对象，论述了该项目勘察过程中遇到的重难点问题以及针对问题所提出的解决办法，为类型项目提供了借鉴经验。

2 研究区域概况

某分布式光伏发电项目拟建场区位于山西省原平市某厂区内。附近有直通厂区多条道路，对外交通便利。山西省原平市位于东经112°17′～113°35′，北纬38°35′～39°09′之间。最高海拔2 393 m，属于黄土高原海河流域区域，“两山夹一盆”为其显著特点。原平市年均气温为8 ℃左右，年降雨量500 mm左右，无霜期160 d。拟建场地地理位置见图1。

本工程场址区域共占地约717亩。本次勘察范围主要有光伏组件支架结构及基础，基础型式采用钻孔灌注桩基础，埋设深度为2.50 m。箱变基础型式采用箱型基础，埋设深度为2.00 m。本工程重要性等级为二级，场地等级为二级，地基等级为二级(中等复杂地基)，综合评价岩土工程勘察等级为乙级。

本项目在进行堆填土勘察的过程中存在以下几方面的重难点问题：1)拟建场地为工业厂区内的荒地，占地面积大，且广泛存在堆填土，场地地形起伏较大，原始地形地貌难以辨别，堆填土勘察存在较大困难。2)在拟建场地占地面积大，堆填土不明的情况下，工期短，时间紧张，同时需要保证岩土工程勘察质量。

针对本项目遇到的重难点问题，常规的勘察方法势必会导致工期延误以及生产成本的增加，通过研究类似工程项目，本项目首次提出将数字高程模型(Digital Elevation Model)运用到实际岩土勘察工作中，在保证岩土工程勘察工作质量的过程中，加快了勘察进度，减少了生产成本。

3 数据提取与方法

1)数据来源与预处理。本项目由于占地面积大，工期紧，同时堆填土问题较为复杂，传统的机械钻探方法进行堆填土的勘察工作并不适用。但是堆填土问题对于光伏桩基础的设计又十分敏感，因此，堆填土情况调查需要做到快速、可靠。拟建场区地形地貌如图2所示。

本项目通过利用ENVI软件、数字高程模型(Digital Elevation Model)[3-5]，对拟建场区未进行堆填土之前地形地貌的高程进行精确还原，同时利用近期数据对场地现状高程进行精确测量，将两次所得场地高程数据进行简单计算，即可得出后期由于人为活动形成的堆填土厚度。

数字高程模型(Digital Elevation Model)，简称为DEM，它是通过一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。DEM除了包括地面高程信息外，还可以派生地貌特性，包括坡度、坡向等，还可以计算地形特征参数，包括山峰、山脊、平原和沟谷等。本文主要利用ENVI软件中DEM Extraction工具进行操作，该工具可以从多种传感器中获取数据，包括ALOS PRISM，ASTER，国产资源三号以及天绘卫星等。

本文主要利用的是CARTOSAT-1(P5)传感器所得到的立体像对，分辨率为2.50 m，分辨率精度可以满足岩土勘察工作的精度要求，在选取立体像对的过程中，为保证数据精度，尽量选择拍摄角度较小的影像，通过DEM Extraction工具对选取的立体像对进行输入立体像、定义地面控制点、定义连接点、设定输出参数、输出DEM及检查结果、编辑DEM等六个主要步骤，最终获得所需要的高程数据。图3为拟建场地所在的立体像对。

2)数据校核。为验证利用数字高程模型(Digital Elevation Model)调查堆填土方法的可靠性，是否可以在实际岩土工程勘察工作中得到有效的应用，本次勘察工作中，对拟建场地部分位置进行了实地钻探勘察工作，将所得堆填土厚度数据与通过数字高程模型(Digital Elevation Model)得到的数据进行对比分析。通过表1和图4可以发现，实际钻探所得数据与统计所得数据具有较高的吻合性，两者的相关性系数达到了一个较高水平，因此可以判定，将数字高程模型(Digital Elevation Model)与岩土工程勘察工作结合起来是具有可行性的。

3)结果分析。利用数字高程模型(Digital Elevation Model)将整个拟建场地的堆填土厚度进行计算后，得出数据如表2所示，整个场地堆填土厚度变化情况如图5所示。通过图表采集的数据可以看出，数字高程模型(Digital Elevation Model)可以统计分析大量采集点数据，与传统方式相比，很大程度上节约了人力物力，有效的缩短了工期。通过表中数据及图中折线走势可以看出，该拟建场区部分区域堆填土情况相对复杂，堆填土厚度相对较厚，且厚度变化较大，在设计和施工时应该充分考虑堆填土厚度及其变化情况。

表1 两种方法所得数据情况

4 结论与展望

4.1 结论

本文以某分布式光伏发电项目岩土勘察为研究对象，简述了岩土工程勘察工作在项目建设过程中的重要性，通过利用数字高程模型(Digital Elevation Model)对该项目拟建场地堆填土情况进行统计分析，并且经过校核计算，主要获得以下结论：1)将数字高程模型(Digital Elevation Model)采集所得到的数据与传统钻探方法得到的数据相校核，可以发现该种方法得到的数据具有较高的精度，且相关性系数较高，可以在岩土工程勘察工作中得到应用。2)相较于传统的岩土工程勘察方法，将数字高程模型(Digital Elevation Model)应用到岩土工程勘察中，可以极大程度的节约人力物力资源，并且在勘察精度范围内， 可以极大的提高工作效率，缩短工期，为类型项目提供了可以借鉴的经验。

4.2 展望

本文在研究阶段完成了工程实践工作，并取得了相应的成果，但是针对目前所取得的成果而言，仍有以下问题有待进一步深入研究。本文将高程模型(Digital Elevation Model)与岩土工程勘察工作相结合的方法只适合高程模型(Digital Elevation Model)存在期间，而对于立体像对缺失的场地或时间段则不能有效的使用。