BIM技术在楞古水电站大坝建基面选择中的应用

刘思丁,魏星灿,肖华波

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

BIM技术在楞古水电站大坝建基面选择中的应用

刘思丁,魏星灿,肖华波

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

BIM技术具有数字化、可视化、多维化、协同性和模拟性等特点，在工程建设领域普遍运用，特别在建筑、设备和结构等规则性的建筑结构中应用效果显著。由于地质体的不规则性和复杂性，BIM技术在工程地质勘察方面的应用受限。本文依据钻孔Vp、RQD指标，采用三维地质建模软件(GOCAD )，建立楞古水电站大坝坝基岩体Vp、RQD指标的三维空间云图，进行三维空间分析，快速得到坝基岩体质量等级的空间分布，弥补二维分析的不足，为大坝建基面选择提供依据，证明了BIM技术可以应用到工程地质勘察方面，并且具有以往传统方法没有的优势。

建筑信息模型(BIM);钻孔Vp、RQD;大坝建基面

0 前 言

BIM是 Building Information Modeling的简称，译为建筑信息模型。可以简单理解为将有关建筑构件的各项信息分类存储于数据库中，建立参数化的三维模型，根据工程需要调用构件中的建筑信息进行统计、分析、计算与图形表达等功能，具有数字化、可视化、多维化、协同性和模拟性等特点，且可以贯穿工程建设的全生命周期。

目前，BIM技术在我国工程建设运用中发展迅速，主要应用于建筑、设备和结构等规则性的建筑结构中。由于地质体的不规则性和复杂性，BIM技术在工程地质方面的应用受限，尚处于起步阶段。本文在深入了解BIM理念的基础上，运用自主研发的工程地质信息管理系统(GeoSmart)及三维地质建模软件(GOCAD )，对BIM技术在水电工程大坝建基面选择中的应用进行了尝试。

1 工程概况

楞古水电站位于雅砻江中游，采用混合式开发，枢纽建筑物主要由拦河大坝、引水隧洞和地下厂房组成，装机容量2 475 MW，属大(Ⅰ)型工程。

工程区属高山峡谷地貌，地层岩性由三叠系上统侏倭组变质砂岩(T3zh)和后期侵入的印支—燕山期伟晶花岗岩脉(γρ)组成，二者多为焊熔接触，交切关系复杂。其中，变质砂岩以中—细粒结构为主，薄—中厚层状，致密坚硬，强度高，抗风化能力强，完整性较好；伟晶花岗岩脉云母含量较高，局部呈片状集中发育，岩体强度相对较低、抗风化能力较弱，隐微裂隙发育，完整性相对较差，二者工程地质特征差异较大。

2 BIM技术在大坝建基面选择中的应用

2.1 BIM设计的必要性

由于变质砂岩与伟晶花岗岩脉工程地质特性差异较大，交切关系复杂，需要大量勘探及室内分析工作，进行两种岩性坝基的岩体质量分级，工作量大，效率低。

本文采用反映坝基岩体质量等级的钻孔Vp、RQD等指标，运用三维地质建模软件(GOCAD)分别建立坝基岩体Vp、RQD等指标数值的三维空间云图，进行三维空间分析，在不考虑变质砂岩与伟晶花岗岩脉空间分布的条件下，快速得到坝基岩体质量等级的空间分布，弥补二维分析的不足，为大坝建基面选择提供参考 。

2.2 数据分析

将坝基岩体勘探试验资料输入工程地质信息管理系统(GeoSmart)，结合现场钻孔岩芯鉴定划分岩体质量情况，利用GeoSmart系统对Vp、RQD指标进行区间特征值统计，得到坝基岩体质量等级与钻孔Vp、RQD指标对应关系，如表1、2所示。

表1 岩体Vp指标与坝基岩体质量关系

表2 岩体RQD指标与坝基岩体质量关系

2.3 地质模型建立

利用三维地质建模软件(GOCAD)提取工程地质信息管理系统(GeoSmart)内Vp、RQD指标数值，建立楞古水电站大坝坝基岩体Vp、RQD三维空间云图(见图1、2)。

2.4 模型分析

利用三维地质建模软件(GOCAD)对三维空间云图进行任意剖切，生成带有Vp、RQD属性指标的平面云图及等值线图，依据云图颜色对比，可以判断Vp、RQD值的平面分布，并根据等值线图确定Vp、RQD数值大小，指导岩体质量分级。

下面以楞古水电站大坝建基面选择为例，选取高程2 310 m、2 320 m、2 330 m进行建基面选择。根据楞古水电站大坝坝基岩体Vp、RQD三维空间云图(见图1、2)，分别剖切高程2 310 m、2 320 m、2 330 m 的Vp、RQD指标平面云图(见图3、4)。

由高程2 310 m、2 320 m、2 330 m 的Vp平面云图和等值线图(见图5～10)可知，高程2 330 m中，Vp小于4 000 m/s 为主，局部Vp小于2 700 m/s，参照岩体Vp指标与坝基岩体质量关系(见表1)，坝基岩体以Ⅲ2类为主，局部Ⅳ类，不适宜作为大坝建基面；高程2 320 m中，Vp大于4 000 m/s为主,少量Vp小于4 000 m/s，坝基岩体以Ⅲ1类为主，局部Ⅲ2类，经处理后可作为大坝建基面；高程2 310 m中，Vp大于4 000 m/s,且多数Vp大于4 700 m/s，坝基岩体以Ⅱ类为主，局部Ⅲ1类，为良好的大坝建基面。

图1 坝基岩体Vp云图 图2 坝基岩体RQD云图

图3Vp平面云图位置示意 图4RQD平面云图位置示意

图5 高程2 330 mVp平面云图 图6 高程2 330 mVp平面等值线

图7 高程2 320 mVp平面云图 图8 高程2 320 mVp平面等值线

图9 高程2 310 mVp平面云图 图10 高程2 310 mVp平面等值线

由高程2 310 m、2 320 m、2 330 m 的RQD平面云图和等值线图(图11～16)可知，高程2 330 m、2 320 m，6080为主,坝基岩体以Ⅱ类为主，为良好的大坝建基面。

通过上述应用发现，采用坝基岩体钻孔RQD、Vp指标数值三维空间云图分析，能直观的反映坝基岩体质量分布特征，虽然RQD、Vp指标分析的坝基岩体质量虽略有差异，但总体规律一致，可为大坝建基面选择提供参考。

图11 高程2 330 mRQD平面云图 图12 高程2 330 mRQD平面等值线

图13 高程2 320 mRQD平面云图 图14 高程2 320 mRQD平面等值线

图15 高程2 310 mRQD平面云图 图16 高程2 310 mRQD平面等值线

3 结 语

(1)本文依据坝基岩体属性指标数值(Vp、RQD等)，对坝基岩体质量进行分析，减少传统工程地质分析中的人为因素，客观、直观地反映了坝基岩体质量的分布情况，为大坝建基面选择提供参考。

(2)随着数字化技术的发展，应寻求多种手段获取反映岩体质量的其它属性指标信息，将多种指标耦合后，综合反映岩体质量等级，更准确、快速地反映岩体质量情况，更好地为工程建设服务。

(3)行业应加大BIM技术应用的宣传与引导，加大工程地质数字化的推进，积极制定BIM的相关标准，促使BIM技术在工程地质勘察领域的发展。

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2017-02-06

刘思丁(1981-)，男，山西运城人，高级工程师，从事水电水利工程和岩土工程勘探设计工作。

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