我国制定的中国2025长远规划，旨在通过10年乃至更短的时间实现人工智能和自动化水平的大幅度提升，从而降低人口密集型产业对工业进一步发展带来的副作用。强化人工智能在工程实际中的应用和推广，改善环境提升社会可持续发展。随着国家对基础建设和房地产等建筑行业的重视，如何在地基不那么厚实，地理环境较差的状况下提升建筑工程的稳固性和耐用性是一个较为广泛和有实际应用价值的世界性课题，岩土加固技术发挥着越来越重要的作用，能够有效解决许多地下水害难题，从而起到改善环境的作用^[1]。如何将人工智能同岩土加固技术相结合，从而提升岩土加固技术的自动化和智能化水平，改善工人作业环境，成为岩土工程师需要解决的迫切性问题之一。

1 岩土加固技术的分类与发展

岩土加固技术随着科技的发展也在不断更新，技术变得更为先进，现有的岩土加固技术主要有岩土注浆和岩土加固两个大方向^[2]。

岩土注浆技术是一种基于各种材料形成熔融状态，从而实现对岩土内部填充形成稳定的内部一体性结构体，实现加固的功能，按照材料分主要有化学注浆、水泥注浆和特殊注浆三类，现阶段应用较多的主要是水泥注浆，随着工业的发展及化学类污染的降低，化学注浆也得到越来越广泛的应用。

1.1 化学注浆材料的分类和发展

有毒性材料一直是环境污染和破坏的主要污染源，因此无毒化是未来化学注浆材料的主要突破点，现有的各种技术业正朝着无毒化方向快速迈进^[3]。

1.1.1 酸性水玻璃浆材

酸性水玻璃作为一种无毒、环保和造价低的新型注浆材料，可以实现对水泥碱性水玻璃浆液的很好替代，由于其具有酸性，因此多用来实现对于北方的碱性土质地区的改善和应用。最近在粉细砂加固工程中得到广泛的应用，经过科研人员反复研究后，增强了其抗压强度和稳定性，因此可以应用在大坝防渗漏等领域。

1.1.2 丙烯酸盐浆材

丙烯酸盐浆材很好的适应了环保的要求，在保持低毒性的同时，具有好的防渗透能力。

1.1.3 高强木素浆材

高强木素是从亚硫酸盐造纸排出的废液中获得高强度、无毒和廉价的新型化学材料，提取过程实现了纸浆废液的重复利用，降低了造纸行业对环境带来的污染，由于其本身的特点可以用于加固含水地层等工程。

1.1.4 聚合物混凝土

聚合物混凝土(PBM)作为一种新型的聚合物材料，固化速度远远高于同类型材料，能够适应水下作业环境。此外就抗压抗拉性能而言在同类型的材料中也是佼佼者，还能够抵抗酸性环境的侵蚀，曾应用于对钱塘江大坝的修补工程。能够实现对各类渗水工程的快速修复，因此在环境复杂条件下的高速公路防水工程、机场的防水建设乃至桥梁施工都具有重要的应用价值，是未来岩土加固技术中的主要产品^[1]。

1.2 水泥注浆技术的应用及发展

水泥注浆技术能够很好地将实际情况同衔接技术进行有效整合，通过对前期水泥基及其附属材料的设计实现岩土加固。现在应用较为广泛的主要有超细水泥、高水速凝、硅粉水泥和纳米水泥。

1.2.1 超细水泥

传统的普通水泥颗粒大，渗透系数低，在工程建设中往往很难满足高标准的建设要求。基于传统水泥的超细水泥诞生于20世纪80年代，从问世至今各个工程施工都普遍采用了超细水泥，超细水泥的应用推动了了注浆技术的发展。

1.2.2 高水速凝材料

高水速凝材料具有快速形成结石体的性质，且含水率较高，并且能够承受很高的强度，此外比同类产品更加经济，在采矿等工程建设中应用较为广泛。

1.2.3 硅粉水泥浆材

硅粉水泥浆材主要用来起到强化作用，在地基建造过程中，可以起到地基防沉的作用。

1.2.4 纳米水泥材料

纳米材料出现于20世纪90年代，具有活性强的特点，由于尺寸的微小型能够快速融合，实现无缝衔接。具有防腐蚀和隔离作用，实现对污染源的良好隔断，常用在文物保护中^[2]。

1.3 特殊注浆技术

特殊注浆技术主要是根据特殊作业、特殊环境、特殊要求以及特殊条件下逐步发展起来的一项综合性技术，其应用范围较窄，但是对于其主要应用领域却有着不可替代的作用。

1.3.1 桩基扩底注浆

桩基扩底注浆的主要用来改善整个建筑的抗震效果，由于其在施工过程中所产生的基础稳定性，可以大幅度减少混凝土和水泥的使用量，起到很好的环境保护作用。

1.3.2 煤层灭火注浆

煤层灭火注浆主要是为了防止煤矿材料的自燃，全方位的断绝矿体与空气，实现煤矿的灭火。基于材料的强吸水能力，能够很好地起到阻燃作用，在煤矿产业施工设计中得到了很好的应用。

1.3.3 静压注浆

静压注浆技术起源于高喷掏土的加工工艺技术，主要用于纠正地基土层因建筑时间长久或者地壳变动等多方面因素所引起的变形，用来解决工程中的地基下沉问题。该技术稳定性能好。比如对罗马比萨斜塔的倾斜度的控制就是很好的例证。

1.3.4 粉喷加固技术

粉喷加固技术是采用水泥、生石灰和粉煤灰等材料通过化学反应生成稳定且强度高的水化物，用来吸收材料周围的水分，主要用于各种软土地基岩土加工工程。

1.3.5 高喷封桩堵水技术

为了应对珊瑚礁地基的加固和保护作业，考虑到珊瑚礁地基的地下水的碱性状态，有针对性的采用了高喷封桩堵水技术。旨在通过引入淡水的同时堵住碱性水的渗漏。

1.3.6 树根桩加固技术

树根桩加固技术就是将钢筋打入土地之中，实现对地基的很好加固和稳定。该技术可以最大限度的维持工程中结构物和地基的平衡状态，通过运用三维结构可以很好地加固地基的稳定度。加之施工过程较为简单，简化了操作过程和对大型设备的依赖，具有方便操作、加固性好、平衡度强和节约成本的优点^[3]。

2 岩土锚固技术

岩土锚固技术主要是通过采用机械装置实现对岩土整体性结构的固定，是注浆技术的有效补充。由于岩土锚固技术对地质条件要求较高，造价成本也较高，所以应用范围不是特别广，主要应用在需要独立进行加固的特殊作业地带。根据应用场合的不同主要有预应力锚索、预加固、化学锚固和土钉墙四类。

2.1 预应力锚索

预应力锚索主要应用于水利工程施工过程、基础性建设领域(例如桥梁和隧道)，通过对现有地基的稳定性加固和预防性基座基础建设，从而稳固整体建筑的基座，实现工程整体性能的稳定可靠。基于预应力锚索技术的稳定性和高可靠性，通过预应力锚索可以有效防止山体滑坡和大规模工程坍塌，经过实际应用，证明如果在桥梁建设中应用预应力锚索技术，可以显著的提高工程效率，减少后续维护保养成本。

在建立核电站的深基坑时，可以用利用预应力锚索技术稳定山体，固定地基；在立交桥建设加固过程中可以通过该技术的广泛应用从根本上提升整体基座稳定性，最大限度的提升地基的结构性能，使得各项受力能够得到有效分解和承载的有效抵消。

2.2 预加固技术

预加固技术主要是基于系统的稳定性能在事前进行预防的事前施工和分析技术，用来增加岩土自身的各项力学指标和承受能力。主要是通过对现有图层力学性能的改善来提升建筑施工和后期运行过程中的各项指标。比如在隧道建设施工作业中，采用该技术来使隧道的强度和稳固性能得到提高，随着工程稳定性和受力趋势的高效稳定运行趋势，在后期的预防性建设中该技术将得到更广阔的发挥空间，应用范围将越来越广^[4]。

2.3 化学锚固技术

与传统的机械锚相比，采用化学性原料来提升建筑物的表面性能。具有抗震性好、耐疲劳和不易老化的特点，起到加固和增强墙体的承载能力，保护重要的建筑物。主要用于煤矿支护工程和高速公路的路基维护中，在地震频发地区的建筑楼房工程中。

2.4 土钉墙技术

土钉墙技术是岩土加固技术中的一个重要补充，主要运用在建筑深基坑和大厦的建设中。

3 基于人工智能的闭环加岩土固控制反馈技术及应用

现有的岩土加固技术主要是根据前期侦探和后期加注量的比对进行实际加固效果的预测，往往导致预测结果和实际加固程度不相符的情况发生。造成这种现象的主要原因是在加固过程中没有对现有的数据进行有效的检测和分析，前期所形成的猜测式分析模型没有真正的贴合实际情况，造成加固效果不理想，对于普通建筑尚可以承受，但是如果对于对地基要求较高的建筑群体往往会造成下沉或者滑坡。

基于机器人的闭环加固控制反馈可以从前期的初期探测到加注过程的有效反馈和监督直至最终加固效果的全面性分析进行全部过程的分析模拟和数据生成，形成一个完整的闭环加固控制反馈系统。

3.1 自动侦探

基于人工智能的自动侦探可以有效提升整个侦探效果的可行性和数据协同性，基于红外探测结合各种应力分析能够有效感应出岩土内在的各种缺陷和组织组成和分析，结合采样和前期数据集成做出整个结构的三维乃至多维岩土层面合成图，从而为后续处理提供更为客观的认识和模型。

数据的侦探能够从更深的层析方面进行数据的有效梳理，三维检测体系的建立和自动探测技术的应用从全方位多层次的角度建立起稳定可靠的数据分析模型，从模型的参数集分离出更为简洁的模型化数据。

通过对数据的层层剥离，选择出更为有效稳定的探测数据，该项数据能够从本质上实现对地形所处环境和区域的真实有效性分析。

3.2 协助分析

根据现有的数据库能够自动选择最优化加固技术和方式，根据最初的技术参数和施工建设要求对模型和建设数据进行有效的输出，从而形成较为可靠的分析及加固模型分析树，能够建设成为固定的模型类型分析体系。

协助分析的最终输出为模型树和最优化的数据集合，分层次的整理成可视化的数据模型，能够从更加直观的角度实现对环境区域和影响因素的直观性观测。

3.3 自动数据采集和分类

基于采集的数据模型对各类样本进行有效整合和自动分类，从而形成有效的数据分解体系和环境模型数据体系。

数据的分类主要是基于大数据采集下的信息高效集成和信息的快速整合。能够在面对不同情境下的数据流和信息流实现数据的快速分析，建立较为可靠稳定的自动化数据采集理论和体系。

在数据分类过程中，基于有效稳定的作业体系，通过各项参数的有效梳理，实现数据信息的有效归并和数据分类模型的建立。

3.4 自动感应和填充技术

能够有效利用高科技技术对现有的地标及其相关目标区域的有效感应，并能够有针对性的开展自动侦探技术，利用感应效果根据数据库的模拟比对建立自动感应目标数据库。以此作为整体地况的比对分析数据资源库。

4 结语

随着人工智能技术的兴起和广泛使用，基于人工智能技术的岩土加固技术也业已取得较为可喜的成绩，相关行业业已得到初步使用。随着我国岩土加固技术的不断向纵深方向发展，近几年来预防性维护在各行各业得到较为广泛的应用。随着国家对岩土加固技术的大力支持，加强了我国在岩土环境领域的研发力量和基础研究数据的收集和掌握，通过人工智能的应用，相关数据得以进一步高效整合，通过人工智能的大规模投入使用，前期的丰富资源数据会给予越来越多的基础支撑和数据支持，为我国后期岩土加固设备和技术的发展奠定更为可靠的技术基础和数据支撑。

随着人工智能水准的提升，相关理论研究和基础应用将会在实际工程建设领域得到越来越多的推广，技术水准也会在实际应用中得到大幅度的提升。两者相得益彰，对于整个岩土加工项目的建设和技术体系建设起到极大的推进作用和引领作用。