基于库论GEO5三维建模在地质勘察应用研究

基于库论GEO5三维建模在地质勘察应用研究

陈焕松

海南地质综合勘察设计院海南海口570206

摘要：在建筑工程建设过程中，离不开其地勘资料，几乎所有的工程都建立在其地勘资料上，地勘资料的完善关系着工程的质量。如何绘制准确，详细，深入的地勘资料是首要任务。随着计算机技术的发展，越来越多的地质建模软件被开发出来，工程人员开始想考新技术应用于实际应用中，提高其效率和精度。作为新兴技术的三维建模受到广泛关注，其代表软件GEO5以简单实用为主要特点，很好解决了其它同类型的软件中的：（1）建模软件操作复杂；（2）三维建模约束条件苛刻；（3）容错能力与自动化程度不高。在勘察和设计中不失为一款很好的连接工具。

关键词：三维建模；库论GEO5；数值模拟；地质勘察

建设工程前往往要根据其建设场地工程地质、气象水文、周边环境和岩土特征编制勘察文件，指导建筑针对性设计施工，是工程建设的重要组成部分。地勘资料决定了工程的工程量和造价。传统的地质勘察报告多与平面图、剖面图、柱状图等二维形式进行展示，直观性较差，在复杂地质情况中和计算结果的空间分布规律不能充分表现[1]。随着越来越多工程面临复杂的地层问题，工程人员迫切希望一种新的三维，可视化地质信息系统指导施工。三维地层建模软件在实际应用中不仅仅是为工程提供地勘报告，还是可以作为是建筑信息模型BIM（BuildingInformationModel）数据信息库的重要组成部分，对于项目决策、方案制定、基础形式、工程造价和施工工期均有莫大的帮助。促使地质三维建模诞生并发展迅速，受到工程师的关注。

地质三维建模诞相对传统二维内容详实，模型中包括了勘察得到的数据、图表、试验信息等资料，相比二维地勘纸质资料，三维模型的电子版资料保存方便，可实时更新，资料快速代送，解决了其资料老旧，不全的痛点。通过动态展示，直观性好、立体感强，可以方便判断其空间位置，由于其是三维模型通过软件还可以快速生成剖面图、切面图等，在实践工程施工中，对于地层不明，可以辅助勘探孔补充布置，操作性强，勘察工作效率高。最大限度避免了工程由于地勘资料不全，引发的工程事故三维地层建模灾害，保障了工程顺利建设。

1GEO5三维地层建模

GEO5软件是一款岩土软件，其中的三维地层建模模块可以根据输入的地形数据和钻孔数据生成三维地质模型（DEM、DTM）。具有具有操作简单、界面友好、技术高端等优点。在生产的模型基础上还可以计算施工过程中的填、挖方量，还可对模型进行切剖面操作。在其他GEO5软件模块上还可以使用改模型提供的地形文件及剖面土层信息。该软件除了通过导入地层点数据和钻孔数据生成整个场地的三维地层模型。除此之外，它的另一个更重要的功能是对场地内的各项工程（如边坡，挡土墙，桩基等等）进行管理，从而使得同一场地内的各项工程能够更加清晰和直观地被用户调用。

2geo5地层建模建模软件工程模拟

在geo5地层建模软件中，地层点数据可以通过以手动输入（x，y，z）空间坐标，也可以导入LandXML格式、ASCII格式、Atlas格式、DXF点文件等数据，支持多种文件格式导入（图1）。在软件中还可以选择偏移，确保空间位置正确。

图1三维地层点分布图

通过软件的点数据功能即可把输入的数据生成三维地层模型，模型精细程度越高对计算机性能要求越高，计算时间越长。随后添加地层数据和岩土参数，为其地层指定相应的土层，如图2。

图2指定材料设置

在钻孔设置中可以设置钻孔在地形图中的地理位置以及设置钻孔中各个土层的厚度，通过软件计算可以确定地层的空间分布位置，如图3所示。

图3钻孔设置

通过导入点数据，钻孔资料，岩土参数，此刻三维地层模型已经建立完成（图4），相对于其他软件geo5地层建模建模软件操作简单，主要集中在数据的输入，自动化程度高。模型直观，不受主观因素影响，结果客观。通过添加其建筑部分，可以很轻松的判断其空间位置，周边环境，在施工设计中，有很高的参考价值。

图4最终的三维地层模型

3边坡稳定性分析

在geo5地层建模建模软件中，不仅仅只是建模，还可以以该模型为基础进行多种计算，如挡土墙，桩设计，边坡稳定性计算。以简单的边坡稳定性为例，进行演示；选取代表性断面，输入两点坐标，系统将会生产其断面，进行边坡稳定性计算（图5）。软件不同模块之间很好的衔接，不同计算可以很方便的进行转换，进行不同计算，充当数据库，为工程便利提供方便。

图5创建边坡稳定性分析

该款软件在基础三维建模上可圈可点，建模速度快，操作简便。其模型质量主要取决于钻孔资料。建模表现比较一般，主要亮点在于模块与模块之间衔接良好，不同计算可以在相同模型上计算，不同计算内容不必重新进行数据输入，减少工程量。

4结论

这几年随着三维建模技术的发展，该技术由于其技术优越性受到广泛关注，笔者通过库论GEO5旗下的三维地层建模软件探索该软件，提出几点看法，欢迎指正；

（1）geo5三维地层建模建模软件已经可以很好模拟工程设计施工阶段的基础要求，通过地表数据，钻孔资料就可以建立三维模型，其模型精度较高，地质空间表达清楚，加深工程师对工程场地的了解，弥补了二维勘察报告的不足，对于设计施工都有很积极的意义。

（2）该软件集合了多种岩土软件，在不同软件间无缝切换，很好充当其数据库功能，也符合其未来建筑信息模型（bim）的发展方向。

（3）该软件在发展上还局限在传统二维地勘报告的观念中，地层拓扑质量不高，还处于简单的连线方式，对于引入新的地层分层理念很有必要。

（4）其模型结果过于简单，局部无法进行修改，地表还是简化的模型，不可以布置河流，池塘，对于三维建模软件还有很长的路要走。

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作者简介：

陈焕松（1982–），男，海南文昌人，学士，工程师，从事岩土工程研究。