BIM在岩土工程勘察成果三维可视化中的应用

BIM在岩土工程勘察成果三维可视化中的应用

何子文

中国石油工程建设有限公司西南分公司 四川成都 610000

摘要：岩土工程是土木工程中的重要建设项目，其建设工作关系到整体工程项目的最终成效。其中岩土工程勘察是工程建设全生命期不可或缺的一个重要阶段，其成果是工程地基基础设计、施工的重要技术依据。随着BIM技术在工程建设领域的应用越来越广泛、越来越成熟，运用三维可视化信息模型集合工程全生命周期不同阶段各参与方的数据、信息资源，使不同阶段各参与方之间的数据信息得到共享和协同工作，岩土工程勘察运用BIM技术势在必然。

关键词：岩土工程；勘察成果；BIM技术；应用

引言

岩土勘察工作是国家基础建设中非常重要的一环，同时准确直观的勘察成果是保障工程建设质量以及安全性的前提，传统岩土勘察结果往往是以二维图纸的形式呈现，不够直观、可读性差。为了使岩土工程的勘察结果更加准确直观，有必要采用先进的信息技术使岩土勘察成果能实现三维可视化。BIM技术是一种新的工程建设理念，在建筑工程方面应用较多，因此，研究BIM理念在岩土勘察结果三维可视化方面的应用具有十分重大的意义。

1岩土工程地质勘察重要意义

从岩土工程的视角来看，有必要开展实时性的地质勘察。运用地质勘察手段有助提供后期施工必需的勘察数据参考，在明确当地真实地质状况的前提下再去优化施工效果。但是相比于工程勘察的其他领域而言，岩土勘察体现为显著的特殊性。究其根源，就在于岩土勘察通常都会面对相对狭窄的勘察面宽度以及复杂度较高的区域地质状况。同时，岩土勘察还可能面对多样化的不良地质影响。例如针对沉降幅度较大的勘察区域而言，勘察技术人员将会耗费更长的工程勘察时间。

2岩土工程勘察问题

截至目前，尽管岩土勘察的手段与技术都得到了进一步发展，促使岩土工程总体施工效果不断提升。但是不应忽视，现阶段关于此类工程勘察并没能真正达到最优的完善性，其中根源应当在于某些勘察技术人员本身欠缺应有的勘查质量认识，此外还涉及到其他有关要素。

2.1勘察地质形态与规划勘察界面的问题

从地质形态的角度讲，勘察人员如果要实现综合性的岩土地质勘察，则前提就要落实于规划勘察界面。具体在涉及到界面规划时，关键在于鉴别与判断当地现有的岩层风化状态、软弱结构面、整体地质构造与某些不良地质体。与此同时，关于地质形态还需全面着眼于某些空洞或者地下物体的埋藏深度、分布形态与埋藏位置等，对于上述信息都要予以全方位的掌控。

2.2勘察人员欠缺必要的专业勘察手段

在目前的现状下，负责开展各项专业勘察的很多勘察人员尚未达到最优的勘查技术水准，以至于无法实现深层次的岩土勘察操作。同时，岩土勘察作业一般来讲都会牵涉较多的学科与专业，然而上述专业欠缺彼此之间的日常交流以及内部沟通。由于受到欠缺跨专业交流的显著影响，因此多数勘察人员并没能透彻了解现阶段的勘察技术趋向以及其他有关要素。经过归纳可见，勘察人员由于欠缺高水准的勘察手段，那么无法顺利应对复杂性较强的某些大型岩土勘察，或者将会造成某些误差率较高的岩土勘察结论。

3 BIM技术在岩土勘察作业中的应用优势

BIM（Building Information Modeling）技术的核心是将建设工程项目信息化、模型化，岩土勘察过程中使用BIM技术能够充分了解该工程的地质模型、钻孔位置及水位线等详细信息，进而全方位、多角度、立体化地展现岩土勘察过程中的各个环节，并有效提高工程勘察质量。3.1完备性

岩土工程勘察中在应用BIM技术时，为了使信息储备更加全面，除了常规应用的几何信息之外，还可以增加钻孔、剖面、地震、等深图、地质图、地形图、物探数据、化探数据、工程勘察数据、水文地质数据等大量的工程信息。

3.2关联性

BIM技术能够有效关联岩土勘察各个阶段的相关信息，通过BIM技术可以减少信息重复导入，从而降低了信息的重复率，也就可以避免信息的分歧。并且在该模型中，某一项信息数据出现问题或者被修改之后，在后台与之相关联的信息也会进行自动更新，进而形成新的关系网。与此同时，勘察成果使用BIM技术可以保证所有项目信息整合于一个三维模型信息数据库中，也便于勘察成果与设计方的沟通，增强了两者之间的关联性。

3.3可视化

可视化是BIM技术最为重要的一个特点，与以往的平面图纸设计方式不同，BIM技术利用先进的计算机设备，在对线条整合之后，能够形成直观的三维模式图。在进行岩土勘察时，这一特点不仅能够发挥可视化的便利条件，还可以在后续运营中便于工作人员互相沟通交流，提升其商业价值与应用价值。

此外，BIM技术在实际应用中，还具有模拟性、协调性和可出图性等优势，对岩土勘察中出现的意见分歧可以进行碰撞检测等。在三维模型基础上可以添加合适条件将其转换为4D模式，确立勘察方案，4D基础上可加入造价成本进行5D模拟，保证勘察成本控制的有效实施。

4 BIM技术在勘察成果三维可视化中的应用

4.1岩土工程勘察三维可视化

岩土工程中的现场勘察工作十分关键，其对勘察的准确性要求极高。但在应用传统勘察技术的情况下，岩土工程的地质构造多由剖面图、柱状图和钻孔平面图等构成，但这种由点线面构造出的地层变化情况只是一种二维结构，具有较大的主观性，常常会因为工程师人为因素而存在较大误差，准确性较低。而BIM技术则通过现代计算机与信息技术在以往二维结构的基础上增加了一个纬度构建出岩土地层的三维立体结构，这在极大程度上丰富了勘察信息的内容，使岩土工程地质情况以更为直观的形式呈现出来，为工程设计与建设提供更加详实准确的数据信息。此外，以BIM技术构建出的三维地质模型还可以利用BIM软件根据需求进行任意剖切，并生成相应的地质剖面图。如果运用BIM技术模拟出地质模型的支护模型，还可以进行现实当中开挖施工的模拟，这样即使不进行现实开挖也可以帮助工作人员了解基坑支护的结构与基础底面处相应标高位置的地质状况。这些模拟操作给设计人员的设计工作带来极大便利，而由于不需进行现实操作，因此也在一定程度上缩减了岩土工程勘察的成本。

4.2案例概述

（1）三维地质模型建立

本文对某工程的勘察成果可视化展开了探讨，该工程共有234个钻孔，将钻孔信息导入到BIM软件，并利用每个钻孔的坐标和高程信息绘制出其地质轮廓，

与传统的二维地质剖面图和断面图相比，三维地质图更加形象，可以用不同的颜色表示不同的地层，可以从任意的角度来查看土质、土层厚度和连续情况，从而实现了岩土勘察中地层信息的可视化。

（2）地质模型信息化

利用BIM技术还可以将地层的参数信息储存，并随时读取。与此同时，BIM模型是将各土层的所有参数融合在一个模型。设计人员没有必要在地质剖面图、平面图及表格之间循环切换来读取参数，在很大程度上提高了工作效率，减少了出错的可能性。比如，在传统的二维地质剖面图中，水位线只能表示两点间的水位高程，而不能确定勘察范围内任一点的水量分布情况。BIM模型就可以将各土层的参数信息进行计算，得到整个空间内的土体含水量分布情况（见图1），这就使得岩土勘察结果更加准确，也为减小工程建设风险打下了坚实的基础。

图 1 地层含水量分析结果

5结束语

岩土工程勘察中在应用BIM技术时，为了使信息储备更加全面，除了常规应用的几何信息之外，还可以增加大量的工程信息；BIM技术能够有效关联岩土勘察各个阶段的相关信息，通过BIM技术可以减少信息重复导入，也就可以避免信息的分歧。同时，BIM技术还可以将地层的参数信息储存，并随时读取，同时BIM模型是将各土层的所有参数融合在一个模型。此外，由于受到研发水平的限制，目前将BIM技术广泛用于岩土工程勘察过程中仍有一定的困难，但将BIM理念应用于岩土勘察成果三维可视化中必将成为一种趋势。

参考文献

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作者简介：何子文（1982--）男，汉族，土木工程本科，工程师，主要从事项目管理工作。