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BIM技术在岩土工程勘察的应用

2021-02-04 367 上传者：管理员

摘要：BIM技术的代表是典型的三维协同设计，它可以有效地缩短工期，降低施工成本，在很大程度上，显著提高管理效率，增强工程质量，降低施工风险，所以，BIM技术在工程建设上起着重要推动的作用，到目前为止已经成为整个建设行业的标杆。BIM技术的广泛应用，积极促进了建设行业的发展，加速改变了建设领域的生产方式。

关键词：
BIM技术
地质模型
岩土工程
应用
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BIM技术的重要核心是三维协同设计，建筑行业中合理的应用BIM技术可以最大程度上减少施工的时长和建设的预算成本，还可以实现整个工程质量的优化。由此可见，BIM技术在建筑行业发挥着至关重要的作用，现阶段，BIM技术已经得到了工程界的认可,在不久的将来，BIM技术有望让建筑行业更上一个台阶，朝着更高水平方向发展。

1、BIM的概念和特征分析

1.1BIM的概念研究

BIM是BuildingInformationModeling的缩写，其含义大致就是通过建立数字化的模型为建筑物的施工设计做好辅助工作，推动建设项目更加高效、高质量的开展。BIM技术作为多维模型信息集成技术，最初是利用计算机中的各种建筑设计作图软件对建筑物进行设计，在设计图中可以表达出建筑物的物理特征和一些具体的功能，发展到后期则已经不是简单的将数字信息进行集成，而是进一步对数字信息的应用，并可以用于设计、建造、管理的数字化方法。因此，BIM技术所带来的益处是非常明显的，其主要特点是可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等。通过三维立体模型展示出整个建筑物的效果图，最多大程度上还原建筑物的真实性，即可以在项目交流沟通中，通过三维模型直观展现在大家面前；也可以在设计优化过程中进行碰撞测试，发现问题，解决问题；还可以为施工进程合理安排工序，协调各专业间节点，控制进度周期；这些都可以利用BIM技术来进行针对性的解决，让工程建设方案不断优化完善，最终得到更加科学合理的成果。

1.2BIM的特征研究

1.2.1BIM技术的可视性

BIM技术的可视性是其非常重要的特征，早期在做设计的时候多采用纸质，各个构件的信息通过图纸上的线条绘制表达，真正的构造形式则需要建筑人员去自行想象。近几年建筑业内复杂造型在不断的推出，为更加直观，已经实现将线条式的构件形成三维的立体实物图形展示在人们的面前，但是这种效果图多是分包给专业的效果图制作团队根据设计信息制作出来的，而不是通过构件的信息自动生成的，缺少了同构件之间的互动性和反馈性。更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行，可以确保整个项目的设计、施工和后期运营等各个环节都能够达到管理和控制的要求。

1.2.2BIM技术的协调性

BIM技术的协调性，顾名思义是为解决各类问题的协调工作，也是工程建筑行业的重点内容，以往为项目实施过程中为解决问题，往往通过组织多方人员召开协调会议，梳理和寻找解决办法，然后出变更，做相应补救措施等。其实在设计中，通过BIM的协调性服务就可以避免这类情况，在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来，避免了各专业间的沟通不到位或者空间运用不合理性，从而可以从总体上给出更加科学合理的解决方案，这样最大程度上提高了设计、施工方案的准确性，避免出现这样或那样的问题，确保项目可以顺利开展。

1.2.3BIM技术的优化性

BIM技术具有优化性的特征，事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系。优化主要受信息、复杂程度和时间这三样因素制约，将来还可引入经济指标，把项目设计和投资回报分析结合起来，设计变化对投资回报的影响可以实时量化。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员的能力极限，对于特殊设计或异型设计部分，这些内容看起来占整个建筑的比例不大，但是占投资和工作量的比例和前者相比却往往要大得多，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对此类复杂项目进行优化控制的可能，更可以加快工期和改进造价。

1.2.4BIM技术模拟性

模拟性并不是光模拟建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行的操作，如:节能效果、火灾疏散、风载计算等。利用4D模拟可以有效指导施工方案，合理安排施工顺序，升级到5D模拟，还能对项目运营成本实现成本控制，这些对于建设方和运营方都能起到很好的决策支持。

1.2.5BIM技术的可出图性

BIM技术具有可出图性的特征，不仅可以出版设计所需的建筑设计图纸，及构件加工的图纸，还可以通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后输出相关检测报告，如综合管线图、综合结构留洞图、碰撞检查报告和建议改进方案等资料，辅助业主顺利实施项目方案。

1.2.6BIM技术的可延续性

相较于传统的三维建模技术，BIM技术在工程项目领域已经应用至全生命周期，从原来的传统设计交图，施工实施，业主管理的各方独立环节，到现在相互关联、相互协作。就一个项目而言，不仅包含了建筑的设计信息，而且可以融汇从设计到建成、使用，甚至是使用周期终结；最初的设计就应保存图元作为数字化建筑构件的所有信息，到施工队伍有序实施完工，业主单位组织验收，新增信息不断对工程进行几何信息和拓扑关系补充和完善，甚至运营单位管理也可以在设计BIM建模基础上不断叠加，也极大的方便了现代建筑的管理和数据资料保存。

2、BIM技术应用于岩土工程勘察中存在的问题

2.1数据录入

对于岩土工程勘察工作，市面上已有成熟的勘察辅助商业软件，用来辅助数据处理、分析评价及绘制图件。目前常见的数据输出格式主要包括Word文档文件，Excel表格文件和Cad图形文件，而三维地质建模软件的数据输入方式主要依靠Excel表格文件或依托Cad软件的批处理文件输入。在数据的录入和输出上，他们通常采用的是通用的数据格式，但是数据的结构又往往各不相同，需要通过一定的数据结构转化才能做到数据互通，这大大影响了数据录入的效率。

2.2三维地质建模

与三维建造构筑物建模相比，三维地质建模是建立在地质体和地质信息基础上的，而对地质体的认识，则是多种调查手段、勘探方法获取各种地质信息的汇总，即综合地质信息。三维地质建模的总体思路是从点到线、面、体的空间发展延伸理念，其模型反映的是客观自然的岩土层分布状况，但实际中环境中地层空间分布往往不规则，大量的岩土层剪灭和透镜体分布给三维建模带来了很大的困难，不光需要依靠钻孔数据、地质界线等原始数据，还需要进行科学的空间插值，虽然现在市面上已经有能够处理岩土层剪灭和透镜体建模问题的三维建模软件，但是其建模方法繁琐，建模过程中伴随一定的人工修改工作，效率不高。

3、BIM技术在岩土工程中的应用

3.1岩土工程勘察阶段的具体运用

建立三维地质模型的方法多种多样，其中操作最为便捷的是建模方式有两种：

第一种是根据原始勘察的点数据源以构建楼板的功能模拟地层直接建模，如观测点产状、岩性、构造信息，钻孔、探坑分层信息，试验和原位测试成果等。以理正三维地质软件为例，生成模型时，需要依次导入钻孔数据、地形数据、剖面数据等原始数据，然后以此为基础开始建模，因为三维模型建模时布尔运算的要求，输入的剖线连线方式与岩土工程师传统的连线方式有一定区别，剖面数据需要按照布尔运算的要求进行修改，工作程序相对繁琐，效率较低。

第二种方法是利用二维线状成果构造地质层面，完成体建模，此法是基于平、纵、横地质剖面，首先将二维平面与剖面的地质界线进行三维空间投影换算，并在三维空间进行地质属性匹配，配合其他辅助剖面等信息，完成地质层面建立。

建立建模之后再以任意剖切的方式将三维地质模型分割，就可以展现出对应的地质剖面图，另外，三维地质模型生成后，其每个图元中都附带有详细的属性信息。应用时，通过对地质剖面图的分析就能够充分了解项目基坑支护结构和基础底面处相应标高处的地质情况，进而根据实际的地质情况优化设计出最为合理的施工方案。

3.2岩土施工阶段的具体运用

在进行岩土施工的过程当中，可以利用BIM技术进行施工的动态模拟，确保项目的相关负责人可以及时准确的掌握整个工程的施工进度和施工过程中的一些问题。另外，还可以进行资源的调配，最大程度上确保项目的安全性和稳定性。与此同时，BIM技术可以对复杂的钢筋进行布置建模，这是指导复杂钢筋混凝土结构节点的关键之处。在施工的过程通过BIM技术还可以进行施工现场的管理工作。

4、BIM技术的应用意义

利用BIM技术可以对项目方案进行合理的改进和完善，对于一些不合理的地方可以进行及时的纠正和改进，对整个建筑的质量和安全提供强有力的保障。BIM在将来在地质岩土方面还可以有更深入的发展，例如在滑坡、泥石流、崩塌地质灾害预警方面，可以根据现场调查情况建立BIM模型，并赋予各岩土体物理力学性质信息和地球重力场环境因素后，再通过加速时间效应预测和推断地质灾害的发展规模和模拟破坏场景。在不断地应用过程中，各界对BIM技术的认可程度越来越高，在更多的工程项目中,BIM技术也取得了不错的成绩。BIM技术的发展未来是一片光明的，岩土工程也借此发生了巨大的改变。

5、结束语

综上所述，利用BIM技术可以最大程度上实现不同平台之间的相互联系，从而为岩土勘察工作奠定坚实的技术基础，让工作效率水平得到进一步提高。虽然我国的勘测技术已经在不断地优化和发展，但是依旧存在很多的问题，需要在人才的培养方面投入更多的精力和物力，提升工作人员的专业技术水平和综合能力，另外还要不断地优化硬件设施和软件系统。在发展中找到不足之处，并且及时的解决，促进我国勘察事业更快速度更高质量的发展。

参考文献：

[1]刘续,刘志浩,雷志娟.BIM在岩土工程中应用探索——以武汉亚洲医院基坑工程为例[J].岩土工程技术,2016,02:85-88.

[2]Revit中文网.土建应用-建筑BIM技术在地质的研究应用

吴鑫泷,王永健,张斌.BIM技术在岩土工程勘察的应用[J].四川水泥,2021(02):63-64.