BIM技术在岩土工程勘察中的应用

吴志坚

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：岩土工程;岩土勘察;BIM技术

勘察技术是通过应用地质学、工程地质学的理论和实践经验为岩土工程勘察工作提供支持的一门技术，同时为工程建设的实施提供科学依据。勘察技术在岩土工程施工中同样具有重要作用，其主要目的是查明工程地质条件，分析论证存在的工程地质问题，并对建筑场区做出工程地质评价。

1 BIM 的基本特征

BIM技术可以达到可视化目的，使整个项目可以实现勘察、设计、施工、运营过程的可视化，当遇到问题时，可以利用可视化过程对数字进行分析，以获得有效的结果。数字模型以实际工程为对象，可以更好地确定施工方案，降低整个施工过程的成本。另外，在设计一些复杂的项目时， 由于技术创新促进项目的持续改进，因此可以实现一定的优化。在完成技术设计后，还可以对项目中存在的问题进行审查和纠正，并设计出类似的信息解决方案，以便在今后的规划项目中进行借鉴，避免类似问题发生。BIM技术是现代信息技术的代表，可对海量数据进行分类、存储和分析， 建立科学的岩石测量信息模型，为未来项目奠定基础。

2 BIM 技术在岩土工程勘察中的应用优势

2.1 信息共享性

岩土工程勘察资料需要工程设计方、施工方、业主方之间的交流和轮转查阅，这样才能够保障最终信息结果的准确性和可靠性。通过利用BIM 技术对三维模型进行构建，将整个工程的勘察结果集成为一个系统文件， 对各个专业协调配置，可以加强各个单位之间的交流，达到协同的工作效果，利于有效提高设计人员的工作效率，加强对设计信息的交流和传递， 利于实现资源共享，为整个岩土工程勘察工作的开展提供有利条件。

2.2 信息关联性

BIM技术可以为地质模型构件创建过程中提供相应的关联性参数，例如：创建钻孔模型过程中能够输入最佳的深度信息和单价信息，可以避免项目信息出现重复录入的现象，减少信息实效性的概率。同时在BIM模型中，一旦某一部分信息出现错误需要进行修改，与其相联系的信息资源就会在同一时间完成更新，有效提高了岩土勘察人员整体的工作效率，实现信息数据的准备性。

2.3 三维可视化

传统的岩土工程勘察工作都是利用二维图纸对最终的勘察成果进行显示，不够直观，不利于技术人员对最终的结果进行分析。通过利用BIM技术可视化的特点，应用在岩土工程勘察中，能够使二维线条组合成三维模型，可以将工程地质的情况真实的展现出来，还可以让设计者按照相关数据信息构建模型，同时加强岩土工程内部工作人员之间的交流和沟通，可以有效提高岩土工程勘察的效率，减少工程施工过程中的风险，实现资源利用的最大化。

3 BIM 技术在岩土工程勘察的应用

3.1 三维地质模型建立思路

三维地质模型属于BIM技术应用在岩土工程勘察中效果最显著的一种表现，目前勘察成果主要体现在以下几个方面：勘察孔平面布置图、勘察报告、工程地质剖面图等。实际应用过程中，如果只对大量信息数据、表格、图纸进行分析，是根本无法掌握整个地质的实际情况，在这种简易的操作下就会出现遗漏或者是人为性的失误，严重影响了整个岩土工程项目的质量。但是通过所获取的信息数据、表格以及工程图纸后建立三维地质模型，就可以直接准确的看到整个地质的情况，利于后期设计、建设环节的顺利进行， 同时还可以实现信息数据以及各项参数动态化的展现，能够及时分析出整个岩土工程地质中存在的问题，并采取方式处理，优化设计方案，提出建设性的操作建议或意见，为保障整个工程的质量奠定了良好的基础，降低了工程的风险系数。三维地质模型建立过程中首先利用航拍方式对地面的高程数据进行记录，获取最有价值的信息数据，进一步对基于高程数据构成的三维地质模型进行深化;其次，完成对模型的模拟和分析看，利用三维地质切割方案和设计方案以及岩土实验室中的相关数据完成对整个二维剖面的技术和模拟，能够有效实现对地质情况的分析和总结，为后期工程的开展提供有力依据。最后，实现资源共享，对有效信息数据进行传递和使用。

3.2 创建三维地質模型

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。

3.3 BIM技术地质模型信息化

地质条件作为所有土木工程的基础资料，由勘察单位提供，输出成果往往只有一堆数据和图纸，稍显落后。想要将BIM技术地质模型信息化，过程往往比建筑专业复杂得多，地质并不是简单的土体成层堆叠，其包含了错层、断层、地下空洞等很多复杂因素并具有一定的离散性，遇到复杂地质情况需要多种理念相结合才能进行模拟，BIM技术贯穿于整个建筑行业的主要环节，即BIM技术不仅突破了设计和施工的界限，而且突破了整个项目生命周期的信息管理，即整个建设管理体系。BIM技术框架是一门新兴的技术， 具有强大的信息共享能力和协同工作能力，其可以有效地将不同设计学科的冲突和矛盾纳入工程调查和设计阶段。与此同时，它还可以解决不同专业之间的问题，在建造工程调查之前，有效避免了可视化的前提下的设计变化， 实现了可视化条件下的协同设计和变化，并提高工作效率。BIM技术可以还原建筑过程，通过模拟施工过程中的一些数据，可真实地还原工程中的各种施工场景;BIM技术可以制定更合理的施工方案来指导施工。

3.4 地质表层的应用

传统的数学理论和建模技术难以模拟地层等不规则地质界面。在规划项目时，可以将其作为一个整体进行共享规划项目，在调查和设计过程中，应注意优化。通过使用BIM信息享受快速解决技术，可以解决后来建设中的问题。

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.

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