BIM技术在岩土工程中的应用

祁越 黄宪礼

摘要：BIM技术在岩土工程中的综合应用已经成为一个比较重要的发展趋势，这种BIM技术的应用可以在岩土工程的各个阶段发挥强大的作用，但目前的使用效果还不是特别理想，仍有很多局限性，应进一步分析和优化BIM技术的应用特点，以促进强大的应用效果。本文重点介绍BIM技术的应用特点及其在岩土工程中的应用。

关键词：岩土工程，BIM技术，应用

引言

随着社会经济的不断发展，岩土工程的数量也越来来越多，相应的建设要求也在不断提高，但岩土工程的复杂性在整体实施过程中容易出现细微的偏差和缺陷。此外，应从相关技术手段入手，对其进行优化改进，创新建设管理方式，推动岩土工程建设表现出更强的可行性和可靠性。BIM技术是较为有效的技术之一，应用BIM技术可以大大提高岩土工程各个环节的实施水平，更高效地推动岩土工程的建设，具有很强的研究价值。

一、BIM技术的基本概念及特点

1、基本概念

BIM主要是对工程相关信息、数据等进行整合，构建的三维模型，能够根据工程的需求，对工程信息进行检索、分析、计算和统计，并通过图形化的方式进行表示的技术。通过对计算机信息共享技术的运用，能够实现各个部门之间的密切合作，设计岩土工程整体实施方案，具有很好的应用价值和指导价值。在实际应用中，通过BIM将数据转化为信息，通过BIM平台将信息和数据传递给项目参与方，帮助施工顺利进行。在岩土工程实际施工过程中，BIM技术不仅可以有CAD基本参数，还可以简化数据处理过程，以及对施工过程中产生的各种数据和信息进行处理和统计分析，设定施工成本。

2、特点

BIM技术具有参数化、可视化、信息共享、业务协同等优势。通过使用BIM技术构建的三维模型，更加的直观，需要设计参数之间有足够的关联性，当其中一个参数发生变化时，会发生连锁反应，使三维模型中的数据能够进行协调。可以有效地提升岩土工程整体施工方案的规范性以及合理性。

二、BIM技术在岩土工程中应用的优势

1、可视化

将BIM技术应用于具有强大模型构建能力的基坑设计，模拟了基坑支护设计的虚拟模型。技术人员使用仿真平台完成模型的展示和检查，了解设计方案的具体意图。通过在岩土工程中引入三维模型，技术人员可以使用第一视角多角度查看岩土工程三维模型，全面了解岩土细节，更好地优化工程设计和施工。

2、与其他专业联合设计

为了岩土工程的顺利开展和实施，各专业施工队伍必须相互配合。在使用BIM技术出现之前，所有施工团队都使用图纸来相互沟通和协商，效率低下，容易出现偏差。BIM技术的出现打破了传统的合作交流方式，实现了设计方案的优化，消除了相关的设计冲突，使设计方案更加科学。

3、进行仿真模拟

BIM技术包括3D可视化功能，由于BIM技术的应用不受时间维度的限制，通过模拟施工管理过程的各个方面，能够实施对施工方案与实际进度进行比对，确保施工流程的有序进行，能够确保施工质量，降低出现返工和修改的概率。

三、 BIM技术在岩土工程中的具体应用

1、BIM在岩土勘察中的应用

岩土勘察是岩土工程领域中一项非常重要的任务。岩土工程勘察工作要求测量精度高。在引入BIM之前，传统的勘察操作依赖于平面图表示，例如柱状图和现场钻孔图。图中所示地质分布为二维地层分布，由于岩土勘察结果具有主观性，在分析地形条件时需要人为重建地质条件。对相同地质条件分析的不同理解导致不同的重建结果，最终导致勘测报告出现较大误差，影响后续建筑结构的设计和施工。当BIM技术引入岩土勘察领域时，可以利用计算机信息技术对二维地层分布进行建模，通过在二维基础上增加一个新的维度即深度来构建岩土勘察区地质构造的三维地图。BIM技术在岩土勘察中的应用，是将工程的开挖坐标、地层信息、水位信息等参数进行三维数字化，构建三维地层模型。这样可以更直观地显示目标层，采用三维分层模型，可以根据实际需要对特定层进行切割，生成切割点的分层轮廓。3D地层建模提高了勘察水平，为后续的设计和施工提供了准确的地层数据，在一定程度上促进了专业人员之间的沟通与协作，降低了后续工程风险。

2、将BIM技术应用于岩土工程设计

BIM在岩土工程设计中有三个主要用途。首先，碰撞检测。岩土设计中的碰撞检测，对设计图纸进行三维建模，进行三维模型碰撞检测，通过检测结果对设计图纸进行相应的优化，能够及时发现设计中的错误情况以及避免在后期进行设计变更。例如，承载平台和靠近承载平台的各种排水和供水管道的设计图纸复杂且难以施工。可以优化和调整碰撞检测，使管道不会跨越轴承平台。这样既保证了后续施工的准确性，又避免了后期修改设计图纸的成本。其次，可视化并快速生成图像。BIM在工程中被广泛使用，因为能够可视化并快速创建图纸，将材料从3D模型渲染为真实的物理图形，从设计计划生成的渲染图以任何方向显示图片的整体外观，设计师可以查看效果图，如果设计不好，随时调整设计，使最终的设计方案更加完美。例如，在基坑设计中，基坑三维建模可以展示基坑设计方案的实物图，便于设计人员对设计图进行优化和调整。三是各专业联合设计。3D可视化建模可以将各个领域的设计图纸“融合”成一个3D模型，从而避免了各个领域的2D图形图纸分开设计带来的不便，通过促进各个领域之间的交流和协调，减少了设计分开设计引起的冲突可以产生最优化的设计方案。

3、BIM在岩土施工中的应用

BIM在岩土施工中的应用主要集中在三个方面：第一，土方计算。准确计算土石方可为后续施工提供参考，采用BIM技术进行土石方计算分析是必然选择。具体工作是按照地面设计线切割地质模型，切割部分为开挖，设计线以下部分为填方。这样就可以计算出挖出的石料数量，使工程造价更加的精确。二是对施工进行动态模拟。现阶段，BIM的5D技术在岩土工程汇中应用的范围在不断扩大。5D技术主要是指在三维结构模型的基础上，通过添加工程造价、工期等信息，对整个建筑生命周期进行动态模拟。从而，技术人员可以直观地了解工程建设的进度，有助于对整个施工过程从成本、安全、质量等方面进行管理和控制，有助于优化施工组织的设计。三是建设指导。通过复合钢筋混凝土结构的3D建模，可动态展示施工过程，根据实际施工与规划施工3D模型的关系，指导实际施工进度。

4、BIM在岩土监测中的应用

传统的岩土监测使用实时监测数据来创建图表和报告。虽然这种报告方法容易出错，但BIM 技术可以提供需要监控的基坑全貌的可视化表示。通过提供BIM技术地面监测数据，可以非常准确地计算施工沉降。同时，基于5D模型，采用插值方法计算沉降云图。通过解析方法得到的支撑云图，可以实时获取各个監测点的支撑数据。这样，就可以准确计算整个施工的沉降量。同时，基于BIM技术的可视化功能可以实时控制施工过程中的地形变化，对后续工作具有重要意义。可以帮助技术人员第一时间看到整个施工场地的变形和沉降，并在第一时间制定应急计划，以最大限度地提高项目的质量。

结语：

BIM技术是一种现代信息技术，它的使用不仅有助于岩土测量、设计、施工和监测，而且有利于工程建设参与各部门之间的有效沟通。BIM技术通过三维可视化模型对岩土工程的结构进行详细的展示，能够极大的提升岩土工程的施工质量。此外，需要加强专业的人才培养，对BIM技术进行深入的研发，使其在岩土工程领域进行更好的应用。

参考文献：

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