BIM技术在我国岩土工程勘察的应用

文｜中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队 贾鹏飞

随着互联网以及信息技术的快速发展，建筑行业得到了迅猛发展，近年来，BIM技术在国内外建筑领域中实现了良好运用。对于土木工程勘察BIM 技术而言，属于通过相关软件进行三维地质建模以及运用的技术，模型涉及可视化的特点，能够直观的将岩土构成以及地质构造等表达出来，确保施工人员能够更好地理解、掌握和查询场地地质情况，通过BIM 模型对岩土进行设计，然后结合岩土类型计算土石方量，确保建设单位能够在设计的过程中，全面掌控工程和方案决算。

1 BIM 技术的特征

第一，模型的可视化。模型三维可视化是此技术最重要的属性，也就是可以借助三维可视化模型对工程信息予以表达，既能做到直观显示，同时还能为各专业更好地就工程情况展开交流与讨论提供方便。第二，协调配合。此特点在整个工程建设中得以体现，可以加大各专业和各部门之间的合作力度，以便于第一时间将其中存在的各种碰撞问题发现，减少方案变更次数，使工程建设效率得到保证。第三，可优越性。即可以直接在模型中借助各种各样的优化工具有效优化复杂性较强的工作项目。第四，可出图性。可以根据相关要求与标准第一时间出图，比如输出碰撞检测报告，从而制定相应的改进方案。第五，可模拟性。可以将3D、4D、5D 模拟直接实现，将最合理的施工方案找到，进而有效节省施工成本。

2 BIM 技术在岩土工程勘察中的应用优势

2.1 三维可视化

传统的岩土工程勘察工作均是借助二维图纸显示最终的勘察成果，直观性较差，影响分析结果[2]。立足于BIM 技术所具备的可视化特征，将其运用到岩土工程勘察的过程中，能够通过二维条线建立三维模型，进而反映出工程地质的具体状况，还能让设计人员根据相关数据信息开展模型的构建工作。与此同时，还能进一步强化岩土工程相关人员之间的交流，促进岩土工程勘察效率有效提升，使工程施工各种的风险得到减少，最大化利用资源。

2.2 信息共享性

岩土工程勘察资料需要业主方、施工方以及设计方加大交流力度，同时轮转查阅，如此才可以确保最终信息结果更加可靠和准确。借助BIM 技术构建三维模型，集成整个工程的勘察结果，让其变成一个系统文件，协调配置各个专业，可以加大各单位之间的交流力度，使协同的工作效果顺利实现，能够促进工作效率的提升，加大设计信息的传递与交流力度，做到共享资源，确保岩土工程勘察工作的有序进行。

2.3 信息关联性

BIM 技术可以提供关联性参数，进而为构建地质模型提供重要数据保障，比如在对钻孔模型进行创建时，可以把最佳的单价信息以及深度信息输入，可以防止项目信息发生重复录入的问题，促使信息失效的概率减少。与此同时，在BIM 模型中只要某部分信息有误需要修改，会在相同时间对有关信息资源进行更新，有利于岩土勘察工作人员效率的提高，加强信息数据所具备的准确性[3]。

3 BIM 技术在岩土工程勘察的应用

3.1 构建三维地质模型的思路

在岩土工程勘察中应用BIM 技术，三维地质模型是效果最明显的表现，详见图1。现阶段，勘察成果主要在工程地质剖面图、勘察报告以及勘察孔平面布置图等方面得到了充分体现。在实际应用中，若是企业只对诸多图纸、表格和信息数据进行了分析，无法掌握到实际的地质状况，借助这种简易操作，造成人为性失误或遗漏现象，进而会影响岩土工程项目的质量。但是借助获取的工程图纸、表格、信息数据对三维地质模型进行构建，准确掌握整个地质的情况，这对顺利开展后期设计以及建设环节极为有利[4]。与此同时，动态化呈现信息数据和各项参数，可以第一时间分析岩土工程地质涉及到的相关问题，并运用有效处理方式解决，完善设计方案，将具有建设性的操作意见或建议提出，为整个工程质量提供重要保障，促使工程风险系数有效降低。在构建三维地质模型时，首先，借助航拍方式记录地面的高程数据，将最有用的信息数据获得，确保将高程数据作为立足点的三维地质模型可以实现全面的深化；其次，将模型的模拟与分析完成，借助三维地质设计、切割方案，以及岩土实验室有关数据，对二维培面进行模拟，可以有效分析与总结地质情况；最后，共享资源，能够加强信息数据的传递以及运用。

图1 岩土工程勘察三维地质模型

3.2 构建模型的流程

在实际建模中，其基本数据主要从场所的钻孔、探井和探槽等方面中而来，因此其基础建模流程主要囊括了下述内容：

3.2.1 提取钻孔数据

这一类工程在开展勘探作业时，最常用的一种手段就是钻探，以此将相应的钻孔数据获得，其主要原因是在建模过程中，必须要确保钻孔数据和岩土体特性、分层特性等其它勘察数据充足，当然层位深度、坐标位置等也包含其中。针对这部分信息，在存储方面可采取构建标准化的数据格式的方式进行，并运用于地层模型和钻孔信息模型中，不仅如此也可将测绘数据联系起来建立地表信息模型。

3.2.2 建立场地标准地层

在对层面模型进行建立前，应将场地中所有地层的统计结果结合起来，并基于相关规范要求完成对标准地层的建立。而在构建过程中必须做到和场地中的每一地层相对应，基本程序可以不纳入考虑范围内。

3.2.3 建立钻孔地层层序以及关键层层序

在标准地层中，根据每个地层的成因年代，并联系其新老关系构建专门的地层层序，在整个建模工作中，这是重中之重，所以一定要保证其准确性，不然将会对之后分析模型产生非常大的影响。

3.2.4 定义主“TIN”

即借助项目便捷，把孔口坐标当作重点，钻孔层会控制由三角网格加密算法生成的角网格[5]。

3.2.5 在插值计算下确定层面模型

在“TIN”控制的辅助下，基于钻孔地层数据，并将程序插值联系起来对地层层面进行计算，最终得到基础层模型。

3.2.6 处理层面拓扑关系

基础层面通常会出现各种各样的问题，如地层中出现尖灭或透镜体的问题、层面间产生交切或局部畸形等问题，这些均会导致层面与真实情况出现显著区别，因此这就必须采取有效手段，正确处理层面间的拓扑关系，从而使地层的精准性得到保证。

3.2.7 对地质模型进行构建

在将上述全部流程完成后，便能借助层面拓扑将三维地质模型生成。对于相关要求，如果最终生成的模型无法使之得到满足，则需对“层面拓扑关系”再次进行处理，并基于插值计算确定层面模型，待到最终生成的模型能够满足相关要求。

3.3 三维地质模型应用

当构建好三维地质模型后，便需要应用此模型。岩土工程在具体进行勘察时需分别从三个方面对三维地质模型予以应用，第一，从不同角度、多个方面切剖三维地质模型，之后基于切剖结果呈现工程地质剖面图，详见图2。同时，再在三维地质模型的辅助下，及时找出原有平面图纸的弊端，然后再依照三维地质模型修改错误；第二，具体负责岩土工程勘察的部门还可基于三维地质模型，深入分析场地的地质性质，这样一来就可提供一个平台给专业和非专业人士，使之在其中展开交流和探讨；第三，在具体施工过程中，可将施工变化联系起来进一步了解每个施工环节的地层情况。之后再核对其和勘察资料，如此便能第一时间将施工中的问题发现，进而最大程度的预防施工风险，确保施工安全、顺利开展。

图2 任意位置剖切工程地质剖面

4.结语

总而言之，在整个工程建设行业中，BIM 技术发挥着极为重要的作用。通过将此项技术应用于岩土工程的勘察阶段，借助此技术不断对今后施工和运营中可能出现的问题进行检测，同时有针对性地给出相应的解决手段，能够在很大程度提升勘察效率，有效控制施工风险发生率。尽管立足于现阶段的行业特点进行分析，该技术在此方面的推广和应用任重而道远，但随着科学技术的快速发展，BIM 技术必然也会得到进一步发展。因此，相关技术人员及时掌握该技术的最新研究情况，积极探索新型应用方式，从而实现项目建设效益的最大化。