一、引言

岩土工程是土木工程的重要分支，涉及到岩石和土壤的性质、工程行为以及它们在各类工程建设中的应用。而测量技术作为获取岩土工程相关数据的关键手段，对于准确评估岩土体的物理力学性质、保障工程的安全与质量具有不可替代的重要性。在岩土工程的各个阶段，从勘察设计到施工监测，测量技术都发挥着至关重要的作用，为工程决策提供了准确的数据支持。

二、理论基础

2.1 岩土工程测量的基本概念

岩土工程测量涵盖了对岩土体的各种物理和几何参数的测定，其目的是为了获取岩土工程设计、施工和监测所需的准确数据。

2.1.1 测量技术的分类

· 地形测量：用于确定工程场地的地形地貌，为工程规划和设计提供基础地形资料。通过全站仪、水准仪等测量仪器，精确测定地面点的高程和平面位置，绘制地形图。例如在山区的道路建设工程中，地形测量能够帮助工程师了解地形起伏，合理规划路线，避免大的填方和挖方工程。

· 地下水位测量：了解地下水位的变化对岩土工程的稳定性和施工安全至关重要。采用水位计等设备进行测量，监测地下水位的动态变化。在沿海地区的建筑工程中，地下水位较高，准确测量地下水位可为基础设计提供重要依据，防止地下水对基础的侵蚀和浮力影响。

· 岩土体变形测量：包括沉降观测和位移观测等。通过埋设沉降板、位移计等观测设备，实时监测岩土体在工程施工过程中的变形情况。对于高层建筑的地基基础，岩土体变形测量能够及时发现地基的不均匀沉降，采取相应的加固措施，确保建筑物的安全。

2.1.2 测量的重要参数

· 岩土体的物理性质参数：如密度、孔隙比、含水量等。密度反映了岩土体的质量与体积之比，对于计算岩土体的自重和承载力具有重要意义；孔隙比则体现了岩土体中孔隙的大小和数量，与岩土体的渗透性和压缩性密切相关；含水量直接影响岩土体的强度和变形特性，过高的含水量可能导致岩土体变软，降低其承载能力。

· 力学性质参数：包括抗压强度、抗剪强度、弹性模量等。抗压强度是岩土体承受压力的能力指标，在基础设计和岩石工程中是重要的设计参数；抗剪强度决定了岩土体的抗滑稳定性，对于边坡工程和挡土墙设计至关重要；弹性模量反映了岩土体在受力时的变形特性，是分析岩土体应力应变关系的重要参数。

2.2 岩土工程测量的原理

岩土工程测量的原理基于多种科学方法和技术手段。

2.2.1 波速测试技术原理

· 单孔法：在一个钻孔中进行波速测试。通过在孔口激发地震波，地震波沿着钻孔向下传播，在不同深度的岩土体中传播速度不同。根据接收装置接收到的地震波到达时间，计算出不同深度岩土体的波速。这种方法适用于地层相对均匀的场地，能够较为准确地测定浅层岩土体的波速，为场地类别划分和地震反应分析提供数据支持。例如在某住宅小区的建设工程中，采用单孔法波速测试，了解了场地土的类型和地震效应，为建筑物的抗震设计提供了依据。

· 跨孔法：需要在两个或多个钻孔中进行测试。在一个钻孔中激发地震波，在其他钻孔中接收。通过测量地震波在不同钻孔之间传播的时间和距离，计算出岩土体的波速。跨孔法能够更准确地测定深层岩土体的波速，对于大型工程如桥梁、高层建筑等的基础勘察具有重要意义。在某大桥的基础工程中，利用跨孔法波速测试，详细了解了桥基范围内岩土体的力学性质，为基础设计提供了可靠参数。

2.2.2 其他测量技术原理

· GPS 定位测量原理：全球定位系统（GPS）通过接收卫星发射的信号，利用三角测量原理确定测量点的三维坐标。在岩土工程测量中，GPS 可用于测量场地的控制点坐标、监测边坡和建筑物的位移等。其优点是测量精度高、全天候作业、不受通视条件限制。例如在山区的滑坡监测中，通过在滑坡体上设置 GPS 监测点，能够实时监测滑坡体的位移变化，为滑坡预警提供准确数据。

· GIS 技术原理：地理信息系统（GIS）是一种基于计算机的空间数据管理和分析系统。它将地理空间数据与属性数据相结合，通过数据采集、存储、管理、分析和可视化等功能，为岩土工程提供全面的空间信息支持。在岩土工程勘察中，GIS 可用于管理和分析地形地貌、地质构造、岩土体分布等信息，为工程选址和设计提供决策依据。同时，在工程施工和监测过程中，GIS 可用于实时显示监测数据的空间分布和变化趋势，便于工程师直观了解工程的整体情况。

三、传统岩土工程测量技术的应用

3.1 岩土工程勘察中的测量应用

岩土工程勘察是工程建设的首要环节，测量技术在其中发挥着重要作用。

3.1.1 判别地层类型

在某电排站的岩土工程勘察中，通过地质钻探和测量技术相结合，准确判别了地层类型。利用钻孔取芯，观察岩芯的颜色、纹理、结构等特征，并结合测量得到的地层深度和厚度信息，划分了不同的地层单元。例如，根据钻孔资料和测量数据，确定了该场地存在粉质黏土、砂层和基岩等不同地层，为电排站的基础设计提供了详细的地质依据。不同地层的承载能力和变形特性差异较大，准确判别地层类型对于选择合适的基础形式和设计参数至关重要。

3.1.2 估算岩土承载力

剪切波速法是一种常用的估算岩土承载力的方法。通过测量岩土体中的剪切波速，结合经验公式或相关规范，可以估算岩土体的承载力。例如，在某高层建筑的岩土工程勘察中，采用波速测试技术测量了不同深度土层的剪切波速。根据相关规范中的经验公式，计算出各土层的承载力特征值。这种方法具有快速、经济、无损等优点，能够为基础设计提供初步的承载力参数。同时，结合其他原位测试方法和室内试验结果，可以进一步提高承载力估算的准确性。

3.2 深基坑施工中的测量意义

深基坑工程是岩土工程中的一个重要领域，测量技术在深基坑施工中具有重要意义。

3.2.1 时效性特征体现

深基坑施工过程中，岩土体的应力状态和变形情况随时间变化显著，测量的时效性非常重要。例如，在某城市地铁车站的深基坑施工中，每天都要对基坑周边的地表沉降、墙体位移和支撑轴力等进行监测。通过实时测量数据，及时发现基坑变形的异常情况，如某一天监测到地表沉降突然增大，工程师立即分析原因，采取了加强支护和降水等措施，避免了基坑坍塌事故的发生。因此，及时准确的测量能够为施工决策提供依据，确保深基坑施工的安全。

3.2.2 高精度要求及应对

深基坑施工对测量精度要求较高。为了满足高精度要求，采用了多种先进的测量仪器和方法。例如，使用高精度全站仪进行墙体位移监测，其测量精度可以达到毫米级。在支撑轴力监测中，采用应变计等传感器，通过精确测量支撑结构的应变，计算出支撑轴力。同时，为了减少测量误差，对测量仪器进行定期校准和维护，采用合理的测量方案和数据处理方法。如在测量过程中，采用多次测量取平均值的方法，提高测量数据的准确性。在数据处理时，采用滤波算法去除噪声干扰，使测量结果更加可靠。

四、岩土工程测量技术的创新发展

4.1 新技术在岩土工程测量中的应用

随着科技的不断进步，一些新技术在岩土工程测量中得到了广泛应用。

4.1.1 地震勘察技术优势与局限

· 优势：地震勘察技术能够提供关于岩土体内部结构和力学性质的丰富信息。它可以通过测量地震波在岩土体中的传播速度、振幅和频率等参数，推断地层的分布、岩土体的弹性模量和泊松比等力学指标。例如，在某大型水利工程的坝址勘察中，采用地震折射法和地震反射法相结合的技术，清晰地揭示了坝址区地层的起伏和岩性变化，为大坝的设计和施工提供了详细的地质资料。地震勘察技术具有探测深度大、分辨率高、非侵入性等优点，能够在不破坏岩土体原有结构的情况下获取深部地质信息。

· 局限：地震勘察技术也存在一些局限性。首先，它对场地条件有一定要求，如地形起伏较大或存在障碍物时，会影响地震波的传播和接收，从而降低测量精度。其次，地震勘察数据的解释具有一定的复杂性，需要专业的技术人员和丰富的经验。此外，地震勘察设备相对昂贵，测量成本较高，在一些小型工程中应用受到限制。

4.1.2 探地雷达技术的成熟应用

探地雷达技术是一种利用高频电磁波探测地下介质分布的无损检测技术。它通过发射天线向地下发射高频电磁波，当电磁波遇到不同介质的界面时，会产生反射和折射。接收天线接收反射回来的电磁波信号，通过对信号的处理和分析，得到地下介质的结构和分布信息。在岩土工程中，探地雷达技术广泛应用于地下空洞探测、地层划分、考古勘探等领域。例如，在某城市道路改造工程中，为了查明地下是否存在空洞等隐患，采用探地雷达技术进行了全面探测。通过对探测数据的分析，准确发现了地下多处空洞和松散地层，及时采取了处理措施，保证了道路施工的安全。探地雷达技术具有快速、高效、分辨率高、操作简便等优点，能够在短时间内获取大量的地下信息，为岩土工程问题的解决提供了有力的技术支持。

4.2 测量技术与信息化的融合

信息化技术的发展为岩土工程测量带来了新的机遇和变革。

4.2.1 数据处理与分析

· 大数据与云计算技术的应用：岩土工程测量产生大量的数据，包括地形数据、地质数据、监测数据等。大数据技术能够对这些海量数据进行高效存储、管理和分析。通过云计算平台，实现数据的分布式存储和并行计算，提高数据处理效率。例如，在某大型工程项目中，利用云计算技术对多年积累的岩土工程监测数据进行分析，发现了一些潜在的规律和趋势，为工程的后续运营和维护提供了决策依据。

· 数据挖掘与机器学习算法：运用数据挖掘和机器学习算法，从海量的测量数据中提取有价值的信息和知识。例如，采用聚类分析算法对不同地区的岩土体物理力学性质数据进行分类，发现不同地区岩土体的共性和差异，为工程设计提供参考。利用机器学习算法建立岩土体变形预测模型，根据历史监测数据预测未来的变形趋势，实现智能化的监测和预警。

4.2.2 智能预测与决策

· 基于 BIM 的协同管理平台：建筑信息模型（BIM）技术与岩土工程测量相结合，构建基于 BIM 的协同管理平台。在平台上，将测量数据与工程设计、施工进度等信息进行整合，实现多专业的协同工作。例如，在某高层建筑的建设过程中，通过 BIM 协同管理平台，岩土工程师、结构工程师和施工人员可以实时共享测量数据和设计变更信息，及时调整施工方案，提高工作效率和质量。

· 虚拟现实与增强现实技术的应用：虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术为岩土工程的可视化和决策提供了新的手段。通过将测量数据和地质模型转化为虚拟现实场景，工程师可以身临其境地观察地下地质结构和工程施工情况，更加直观地理解和分析问题。利用增强现实技术，在施工现场将虚拟的设计模型与实际场景进行叠加，指导施工人员进行准确的定位和施工操作，提高施工精度和质量。例如，在某隧道工程的施工中，采用增强现实技术为施工人员提供了实时的施工指导，避免了施工误差，确保了隧道的顺利贯通。

五、结论与展望

5.1 研究结论总结

岩土工程与测量技术的融合是现代工程建设的必然趋势。通过对岩土工程测量的基本概念、原理和应用的研究，我们可以得出以下结论：

· 岩土工程测量技术涵盖了多种类型，包括地形测量、地下水位测量、岩土体变形测量等，这些测量技术为岩土工程的各个环节提供了关键的数据支持。

· 传统测量技术在岩土工程勘察和深基坑施工中具有重要应用，如通过地质钻探和测量相结合判别地层类型、利用波速测试估算岩土承载力，以及在深基坑施工中进行实时监测确保施工安全等。

· 新技术的应用如地震勘察技术和探地雷达技术为岩土工程测量带来了新的发展机遇，它们在探测精度和深度上具有优势，但也存在一定的局限性。

· 测量技术与信息化的融合是未来的发展方向，大数据、云计算、数据挖掘、机器学习等技术在数据处理和分析方面发挥了重要作用，基于 BIM 的协同管理平台和虚拟现实、增强现实技术为工程的智能预测与决策提供了支持。

5.2 未来研究方向展望

· 多源数据融合与智能化处理：未来应加强对多种测量技术获取的多源数据的融合研究，提高数据的完整性和准确性。同时，进一步发展智能化的数据处理算法和模型，实现自动识别、分析和解释测量数据，为岩土工程问题的解决提供更加高效和准确的决策支持。

· 高精度测量技术与设备研发：随着工程建设对精度要求的不断提高，研发更高精度的测量技术和设备将是未来的重要研究方向。例如，开发新型的传感器和测量仪器，提高测量的分辨率和精度；探索新的测量原理和方法，减少测量误差和外界干扰的影响。

· 实时动态监测与预警系统完善：建立更加完善的岩土工程实时动态监测与预警系统，实现对工程施工和运营过程中岩土体变形、应力变化等的实时监测和准确预测。通过与物联网、人工智能等技术的深度融合，提高预警系统的可靠性和及时性，确保工程的安全和稳定。

· 跨学科研究与应用拓展：岩土工程测量技术涉及多个学科领域，如地质学、物理学、计算机科学等。加强跨学科研究，促进不同学科之间的交叉融合，将有助于推动岩土工程测量技术的创新和发展。同时，拓展测量技术在其他领域的应用，如环境监测、地质灾害防治等，为社会经济的可持续发展做出贡献。

综上所述，岩土工程与测量技术的融合创新具有广阔的发展前景和重要的应用价值。通过不断探索和研究新的技术和方法，加强技术与信息化的融合，提高测量的精度和效率，将为岩土工程的发展提供更有力的支持，推动工程建设的高质量发展。