吳志堅(jiān)

摘 要：巖土工程BIM技術(shù)是利用一系列軟硬件設(shè)施進(jìn)行勘察數(shù)據(jù)管理、勘察三維建模及應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)，通過三維模型集成地形地貌、工程環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、巖土構(gòu)成、鉆探信息、巖土參數(shù)等勘察信息，從而利用BIM模型進(jìn)行場地分析、巖土設(shè)計(jì)、剖切出圖、工程量統(tǒng)計(jì)、信息查詢與管理等應(yīng)用。本文針對(duì)巖土工程勘察BIM技術(shù)，分別從BIM技術(shù)目標(biāo)、技術(shù)路線、應(yīng)用成果三方面加以論述，對(duì)巖土工程BIM技術(shù)問題進(jìn)行了研究分析，以期 ?為日后提升巖土工程勘察BIM技術(shù)水平提供一定幫助。

關(guān)鍵詞：巖土工程;巖土勘察;BIM技術(shù)

勘察技術(shù)是通過應(yīng)用地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為巖土工程勘察工作提供支持的一門技術(shù)，同時(shí)為工程建設(shè)的實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)?？辈旒夹g(shù)在巖土工程施工中同樣具有重要作用，其主要目的是查明工程地質(zhì)條件，分析論證存在的工程地質(zhì)問題，并對(duì)建筑場區(qū)做出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。

1 BIM 的基本特征

BIM技術(shù)可以達(dá)到可視化目的，使整個(gè)項(xiàng)目可以實(shí)現(xiàn)勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營過程的可視化，當(dāng)遇到問題時(shí)，可以利用可視化過程對(duì)數(shù)字進(jìn)行分析，以獲得有效的結(jié)果。數(shù)字模型以實(shí)際工程為對(duì)象，可以更好地確定施工方案，降低整個(gè)施工過程的成本。另外，在設(shè)計(jì)一些復(fù)雜的項(xiàng)目時(shí)， 由于技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)項(xiàng)目的持續(xù)改進(jìn)，因此可以實(shí)現(xiàn)一定的優(yōu)化。在完成技術(shù)設(shè)計(jì)后，還可以對(duì)項(xiàng)目中存在的問題進(jìn)行審查和糾正，并設(shè)計(jì)出類似的信息解決方案，以便在今后的規(guī)劃項(xiàng)目中進(jìn)行借鑒，避免類似問題發(fā)生。BIM技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的代表，可對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、存儲(chǔ)和分析， 建立科學(xué)的巖石測(cè)量信息模型，為未來項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。

2 BIM 技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 信息共享性

巖土工程勘察資料需要工程設(shè)計(jì)方、施工方、業(yè)主方之間的交流和輪轉(zhuǎn)查閱，這樣才能夠保障最終信息結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。通過利用BIM 技術(shù)對(duì)三維模型進(jìn)行構(gòu)建，將整個(gè)工程的勘察結(jié)果集成為一個(gè)系統(tǒng)文件， 對(duì)各個(gè)專業(yè)協(xié)調(diào)配置，可以加強(qiáng)各個(gè)單位之間的交流，達(dá)到協(xié)同的工作效果，利于有效提高設(shè)計(jì)人員的工作效率，加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)信息的交流和傳遞， 利于實(shí)現(xiàn)資源共享，為整個(gè)巖土工程勘察工作的開展提供有利條件。

2.2 信息關(guān)聯(lián)性

BIM技術(shù)可以為地質(zhì)模型構(gòu)件創(chuàng)建過程中提供相應(yīng)的關(guān)聯(lián)性參數(shù)，例如：創(chuàng)建鉆孔模型過程中能夠輸入最佳的深度信息和單價(jià)信息，可以避免項(xiàng)目信息出現(xiàn)重復(fù)錄入的現(xiàn)象，減少信息實(shí)效性的概率。同時(shí)在BIM模型中，一旦某一部分信息出現(xiàn)錯(cuò)誤需要進(jìn)行修改，與其相聯(lián)系的信息資源就會(huì)在同一時(shí)間完成更新，有效提高了巖土勘察人員整體的工作效率，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備性。

2.3 三維可視化

傳統(tǒng)的巖土工程勘察工作都是利用二維圖紙對(duì)最終的勘察成果進(jìn)行顯示，不夠直觀，不利于技術(shù)人員對(duì)最終的結(jié)果進(jìn)行分析。通過利用BIM技術(shù)可視化的特點(diǎn)，應(yīng)用在巖土工程勘察中，能夠使二維線條組合成三維模型，可以將工程地質(zhì)的情況真實(shí)的展現(xiàn)出來，還可以讓設(shè)計(jì)者按照相關(guān)數(shù)據(jù)信息構(gòu)建模型，同時(shí)加強(qiáng)巖土工程內(nèi)部工作人員之間的交流和溝通，可以有效提高巖土工程勘察的效率，減少工程施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化。

3 BIM 技術(shù)在巖土工程勘察的應(yīng)用

3.1 三維地質(zhì)模型建立思路

三維地質(zhì)模型屬于BIM技術(shù)應(yīng)用在巖土工程勘察中效果最顯著的一種表現(xiàn)，目前勘察成果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：勘察孔平面布置圖、勘察報(bào)告、工程地質(zhì)剖面圖等。實(shí)際應(yīng)用過程中，如果只對(duì)大量信息數(shù)據(jù)、表格、圖紙進(jìn)行分析，是根本無法掌握整個(gè)地質(zhì)的實(shí)際情況，在這種簡易的操作下就會(huì)出現(xiàn)遺漏或者是人為性的失誤，嚴(yán)重影響了整個(gè)巖土工程項(xiàng)目的質(zhì)量。但是通過所獲取的信息數(shù)據(jù)、表格以及工程圖紙后建立三維地質(zhì)模型，就可以直接準(zhǔn)確的看到整個(gè)地質(zhì)的情況，利于后期設(shè)計(jì)、建設(shè)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行， 同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)以及各項(xiàng)參數(shù)動(dòng)態(tài)化的展現(xiàn)，能夠及時(shí)分析出整個(gè)巖土工程地質(zhì)中存在的問題，并采取方式處理，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提出建設(shè)性的操作建議或意見，為保障整個(gè)工程的質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)，降低了工程的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。三維地質(zhì)模型建立過程中首先利用航拍方式對(duì)地面的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，獲取最有價(jià)值的信息數(shù)據(jù)，進(jìn)一步對(duì)基于高程數(shù)據(jù)構(gòu)成的三維地質(zhì)模型進(jìn)行深化;其次，完成對(duì)模型的模擬和分析看，利用三維地質(zhì)切割方案和設(shè)計(jì)方案以及巖土實(shí)驗(yàn)室中的相關(guān)數(shù)據(jù)完成對(duì)整個(gè)二維剖面的技術(shù)和模擬，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)情況的分析和總結(jié)，為后期工程的開展提供有力依據(jù)。最后，實(shí)現(xiàn)資源共享，對(duì)有效信息數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞和使用。

3.2 創(chuàng)建三維地質(zhì)模型

創(chuàng)建三維地質(zhì)模型，通過一個(gè)模型承載和傳遞地質(zhì)信息及巖土物理力學(xué)參數(shù)信息，有效解決信息零散和冗余問題，同時(shí)減少地質(zhì)體空間信息的損失與失真，通過同一個(gè)模型實(shí)時(shí)查詢地質(zhì)構(gòu)造、巖土構(gòu)成及巖土參數(shù)等信息，避免數(shù)據(jù)多次傳輸導(dǎo)致的信息錯(cuò)誤及損失;同時(shí)通過BIM模型能準(zhǔn)確、形象、直觀地表達(dá)擬建場地巖層產(chǎn)狀、斷層、褶皺、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造，巖土構(gòu)成及分布情況，不良地質(zhì)體形態(tài)、巖土構(gòu)成及分布情況，地表地下水分布情況，幫助不同專業(yè)人員從空間角度理解地質(zhì)體，并可利用可視化的交互手段實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行多角度、多方位的瀏覽與查詢，利于多專業(yè)理解及溝通及多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，為巖土工程設(shè)計(jì)及其他專業(yè)設(shè)計(jì)提供便利，為下一步探索巖土工程三維計(jì)算分析、三維樁基計(jì)算分析奠定基礎(chǔ)。

3.3 BIM技術(shù)地質(zhì)模型信息化

地質(zhì)條件作為所有土木工程的基礎(chǔ)資料，由勘察單位提供，輸出成果往往只有一堆數(shù)據(jù)和圖紙，稍顯落后。想要將BIM技術(shù)地質(zhì)模型信息化，過程往往比建筑專業(yè)復(fù)雜得多，地質(zhì)并不是簡單的土體成層堆疊，其包含了錯(cuò)層、斷層、地下空洞等很多復(fù)雜因素并具有一定的離散性，遇到復(fù)雜地質(zhì)情況需要多種理念相結(jié)合才能進(jìn)行模擬，BIM技術(shù)貫穿于整個(gè)建筑行業(yè)的主要環(huán)節(jié)，即BIM技術(shù)不僅突破了設(shè)計(jì)和施工的界限，而且突破了整個(gè)項(xiàng)目生命周期的信息管理，即整個(gè)建設(shè)管理體系。BIM技術(shù)框架是一門新興的技術(shù)， 具有強(qiáng)大的信息共享能力和協(xié)同工作能力，其可以有效地將不同設(shè)計(jì)學(xué)科的沖突和矛盾納入工程調(diào)查和設(shè)計(jì)階段。與此同時(shí)，它還可以解決不同專業(yè)之間的問題，在建造工程調(diào)查之前，有效避免了可視化的前提下的設(shè)計(jì)變化， 實(shí)現(xiàn)了可視化條件下的協(xié)同設(shè)計(jì)和變化，并提高工作效率。BIM技術(shù)可以還原建筑過程，通過模擬施工過程中的一些數(shù)據(jù)，可真實(shí)地還原工程中的各種施工場景;BIM技術(shù)可以制定更合理的施工方案來指導(dǎo)施工。

3.4 地質(zhì)表層的應(yīng)用

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)理論和建模技術(shù)難以模擬地層等不規(guī)則地質(zhì)界面。在規(guī)劃項(xiàng)目時(shí)，可以將其作為一個(gè)整體進(jìn)行共享規(guī)劃項(xiàng)目，在調(diào)查和設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意優(yōu)化。通過使用BIM信息享受快速解決技術(shù)，可以解決后來建設(shè)中的問題。

4 結(jié)束語

綜上所述，巖土工程勘察BIM技術(shù)相較于傳統(tǒng)工程勘察技術(shù)，優(yōu)勢(shì)明顯。其不僅僅是將數(shù)字信息進(jìn)行集成，更是數(shù)字信息的應(yīng)用，并可應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化管理。BIM技術(shù)可以四維模擬實(shí)際施工，對(duì)工程建設(shè)具有不可估量的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李偉，王志遠(yuǎn)，王曉初.基于BIM的巖土工程設(shè)計(jì)優(yōu)化及應(yīng)用[J].沈陽大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，（6）：465-469.

[2] 姚雷.BIM技術(shù)在巖土工程中的運(yùn)用分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2020，（3）：223.

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