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岩土工程勘察中BIM技术的应用策略

2021-08-13 112 上传者：管理员

摘要：岩土工程BIM技术是利用一系列软硬件设施进行勘察数据管理、勘察三维建模及应用的一项技术,通过三维模型集成地形地貌、工程环境、地质构造、岩土构成、钻探信息、岩土参数等勘察信息,从而利用BIM模型进行场地分析、岩土设计、剖切出图、工程量统计、信息查询与管理等应用。本文针对岩土工程勘察BIM技术,分别从BIM技术目标、技术路线、应用成果三方面加以论述,对岩土工程BIM技术问题进行了研究分析,以期为日后提升岩土工程勘察BIM技术水平提供一定帮助。

关键词：
BIM技术
信息技术
岩土勘察
岩土工程
工程地质
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互联网和信息技术正在变革建筑业的未来，近年来，建筑信息模型（BIM）技术在国内外建筑行业得到广泛关注和应用，建筑信息模型应用技术于2017年已列入建设领域十项新技术之一。

土工程勘察BIM技术是应用一系列软件进行三维地质建模及应用的一项技术，通过可视化三维工程地质模型直观、清晰地表达地质构造、岩土构成、钻探信息、岩土参数等信息，帮助参建单位项目人员清晰、直观地理解、查询和掌握场地地质情况，同时利用地质BIM模型进行岩土设计，并按岩土类别分别计算相应土石方量，帮助建设单位在设计阶段更准确地进行工程预算和方案决策等。

1、岩土勘察BIM技术应用目标

1.1 创建三维场地模型

传统地形地貌及工程环境等场地信息的载体通常为文本、表格、平面图、剖面图等，存在信息零散或冗余的状况，不利于信息利用、信息管理及信息化建设；同时由于传统方法缺乏形象立体的可视化表达效果且表达不充分，不利于多专业理解和沟通，增大沟通成本；另外由于传统资料利用率低，不利于场地分析及协同设计。

通过BIM技术创建三维场地模型，通过一个模型承载相关信息，不仅解决信息零散和冗余问题，且能准确、直观形象地反映和表达拟建场地地形地貌、管网分布及其埋深、建构筑物分布及其基础形式、基础埋深等工程环境条件，同时可根据模型进行总图分析与布置以及施工场地分析与布置，另外可根据需要快速创建剖面图用于工程设计分析及施工方案分析，有效降低工作强度及沟通成本，提高工作效率，更利于实现多专业协同设计。

1.2 创建三维地质模型

创建三维地质模型，通过一个模型承载和传递地质信息及岩土物理力学参数信息，有效解决信息零散和冗余问题，同时减少地质体空间信息的损失与失真，通过同一个模型实时查询地质构造、岩土构成及岩土参数等信息，避免数据多次传输导致的信息错误及损失；同时通过BIM模型能准确、形象、直观地表达拟建场地岩层产状、断层、褶皱、裂隙等地质构造，岩土构成及分布情况，不良地质体形态、岩土构成及分布情况，地表地下水分布情况，帮助不同专业人员从空间角度理解地质体，并可利用可视化的交互手段实现对地质体进行多角度、多方位的浏览与查询，利于多专业理解及沟通及多专业协同设计，为岩土工程设计及其他专业设计提供便利，为下一步探索岩土工程三维计算分析、三维桩基计算分析奠定基础。

1.3 创建勘察属性信息

通过BIM技术创建三维地质模型，通过一个模型整合勘探孔孔号、坐标、高程、勘探日期、岩土物理力学参数等，利于查询和信息管理，提高信息利用率，简化工作。同时承载岩土物理力学参数的地质模型将对下一步的岩土工程三维分析计算及三维桩基计算等奠定基础。

1.4 基坑边坡开挖模型

基坑边坡的项目传统表达方式通常通过平面图、立面图及剖面图表达基坑边坡的形态、特征以及拟建物与基坑边坡的位置关系，不能准确、清晰、完全、直观地表达基坑边坡（传统剖面都是垂直切图，不能表达斜坡上的岩土分布）岩土分布情况，应用BIM技术在场地及地质模型的基础上创建开挖模型，相关信息表达更直观准确。

1.5 工程量计算和统计

传统钻探进尺信息载体为勘察数据库、文本或表格，不利于信息管理与查询；传统开挖工程量计算通常采用断面法或南方CASS，不能准确计算不同地层的开挖方量，不利于工程预决算及结算，导致成本控制不到位。通过BIM技术创建模型，将勘探深度及勘探统计表整合在同一个模型中，利于信息管理与查询；同时精细化分层计算开挖工程量，利于工程预决算及结算，有效控制成本，避免不必要的资金浪费。

1.6 实现多专业模型整合

针对城市隧道、地下通道、城市轨道、综合管廊等城市地下空间工程，场地工程环境及地质情况通常较为复杂，传统资料纷繁复杂、信息零散或冗余、信息管理困难、常常导致勘测、设计、造价等多专业沟通不畅，勘测资料与设计成果常常出现矛盾，导致设计和造价等多次变更，工作强度及错误率大幅增加，不利于施工进度推进及资金使用计划编制，同时十分不利于后期业主运维管理。

实现多专业模型整合即实现BIM数据流通与交换是实现协同设计与管理的基础，同时也是实现BIM价值的保障。针对一般工民建、路桥等项目实现勘测模型与其他专业模型的整合同样是实现协同设计以及后期运维管理的基础，同时根据建筑业信息化发展趋势，地下地上模型的整合与应用将成为发展的必然，利于全过程全生命周期的工程管理。

2、勘察BIM技术路线

2.1 BIM基本流程（图3)

2.2 BIM交付成果

根据勘察行业BIM发展现状及相关技术标准，现阶段勘察BIM模型尚不能完全表达勘察报告所含内容且应用范围有限，故本方案勘察专业BIM交付成果需包含传统的勘察报告和勘察BIM模型。

3、勘察BIM应用成果

3.1 场地可视化

应用BIM技术创建三维场地模型，为不熟悉场地的相关人员了解场地地形地貌、工程环境情况提供极大的帮助，尤其在增加倾斜摄影叠图后效果更加明显，进行项目汇报时便于沟通（尤其对于环境复杂的项目十分有利），提高汇报及沟通效果，为项目开展奠定良好的基础；同时在报告中增加三维可视化的场地环境插图，利于报告校审人员对场地地形地貌及工程环境文字部分的描述进行校审。

3.2 地质体可视化

通过BIM技术创建三维地质模型实现地质体的可视化，将地质构造、岩土构成、岩土分布、地质体形态、基岩面起伏状况等截图插入勘察报告中，非常有利于报告阅读者（尤其是非专业人士以及对场地不熟悉人员）理解场地地质情况，也避免了文字描述不清的状况，降低理解难度，同时非常有利于专业人员定性快速判断土层的均匀性、基岩面的起伏状况，为报告校审者节约时间。

3.3 开挖方案比较

通过在地质模型中确定不同方案的基坑边坡坡脚线、放坡级数、放坡坡率快速创建不同的设计方案，并将不同的设计方案存储在一个模型中，不但便于方案比较，也便于方案沟通与汇报，同时根据不同的设计方案快速准确地按不同岩土层计算相应方案的开挖工程量，准确地提供不同等级的岩土开挖量，为项目决策及预决算提供良好的技术支持和保障，另外为勘察报告的编制提供准确地土石比工程量，提高报告编制工作效率及报告质量。

3.4 勘察工作量统计

为达到BIM模型信息集成以及岩土三维计算的目的，在勘察BIM建模过程中将钻孔信息、取样信息、岩土试验信息及岩土参数等信息录入数据库，经建模数检校核修正数据库后（对异常钻探数据的调整、），可通过数据库直接生成钻孔工作量（含钻孔数量及钻孔总进尺）、取样工作量、原位测试工作量、水文试验工作量、室内岩土试验工作量，在报告编制过程中既可以直接利用数据，同时也可以利用该数据与人为统计数据进行相互校核。

3.5 勘察信息集成

通过应用BIM技术创建包含地质属性信息的地质模型，初步实现勘察BIM模型钻孔孔号、钻孔类型、孔口高程、钻孔坐标、勘探深度、勘探日期、地层类型、地质时代、地质成因、岩层产状、填土密实度、岩石风化程度、岩石坚硬程度、岩石完整程度、岩石抗压强度、抗剪指标等物理力学信息集成，为项目信息查询、信息管理提供便利，同时为三维计算奠定基础。

4、结束语

综上所述，岩土工程勘察BIM技术相较于传统工程勘察技术，优势明显。其不仅仅是将数字信息进行集成，更是数字信息的应用，并可应用于设计、建造、管理的数字化管理。BIM技术可以四维模拟实际施工，对工程建设具有不可估量的价值。

参考文献:

[1]李伟,王志远,王晓初.基于BIM的岩土工程设计优化及应用[J].沈阳大学学报(自然科学版),2018,(6).465-469.

[2]姚雷.BIM技术在岩土工程中的运用分析[J].住宅与房地产,2020,(3):223.

[3]王勇.BIM在岩土工程勘察成果三维可视化中的应用[J].工程技术研究,2018,(15):55-56.

文章来源：廖恒.关于岩土工程勘察BIM技术应用的分析[J].科学技术创新,2021(24):119-120.