BIM在岩土工程勘察成果三维可视化中的应用

孔鹏

摘要：BIM 是信息化技术在建筑业的直接应用，已经在全球范围内得到业界的广泛认可。国内却几乎没有关于岩土工程勘察方面的 BIM 软件，这也造成国内关于BIM 在岩土工程勘察中的应用研究廖廖无几的一个主要原因。BIM 是贯穿于建筑整个生命周期的，岩土工程勘察也是其中一个主要部分。本文对 BIM与三维地质建模技术进行了介绍，并对 BIM 在工程勘测中的应用方式进行了总结。

关键词：BIM；岩土工程勘察；三维可视化；应用

一、BIM 与三维地质建模

BIM 在岩土工程勘察中，通过构建三维可视化模型，并结合建筑结构等专业性知识，开展岩土工程的各相工作。从广义角度来看，三维地质建模包含岩土工程勘察成果三维可视化。汇集岩土工程勘探数据、物探数据、化探数据、水温检测数据、地震数据、地质图、地形图、等深图、剖面图等多种原始数据，一次形成具有数字化的三维地质模型，能够直观的将地质内部属性展现出来，充分展示出地质结构内部的多种数据和变化规律。BIM 所形成的数字模型能够将真实的地理环境转化成虚拟图像，数字模拟与基础空间分析有助于用户推断信息，从而规避风险。三维地质建模使用范围较广，其中在岩土工程中运用时通过构建三维地质模型，为工程勘探工作提供良好的理论依据，使地质规划设计师与岩土工程师能够直观、准确、真实的观看到施工地区的地质情况，确保工程设计与施工的科学性、合理性與准确性，降低工程施工分享。因此，城市建设部门、工程施工企业、城市管理部门、城市规划部门对三维地质建模逐渐起到了重视。

二、BIM 的岩土工程勘察软件的特点

在岩土工程勘察数据三维可视化建模过程中，BIM 技术的应用具有一定的特殊性，主要体现在以下三点：①岩土工程地质界面形态具有不规则性，在传统的数学理论和建模技术的应用中，对于地层尖灭、断层错动等不规则地质界面，很难采用计算机模拟；②在对于岩土工程勘察工作的认识方面有不确定性特征，在岩土工程勘察前，地质体实际形态是不确定的，只能够通过少数勘察所获得的信息数据形成岩土信息，然后根据地质成因进行判断；③在建模过程中，根据岩土工程地质特性以及工程属性进行建模，有利于保证数字成果的合理性。

在岩土工程勘察中，各类数据的来源有很多种，包括以下几点：①地质图件数据，具体包括地质构造图、地形图、地质图、地质柱状图等，通过对各类图件进行数字化处理，能够及时掌握与之相对应的地层信息、岩性信息等等，由此可见，在岩土工程勘察数据中，数字化工程地质图是十分重要的数据来源；②试验数据：在岩土工程勘察中，试验的作用是模拟实际存在的地物的特征，通过将试验数据与勘察所得数据进行有效结合，能够提升岩土工程勘察准确性；③实测数据：实测数据主要是由野外勘察所获得的岩土工程数据，包括物探数据、化探数据、钻探资料等；④历史数据：指的是岩土工程以往勘察所得数据，通过对地理学知识进行整理和完善，能够获得完善的勘察数据；⑤ 理论推测与估算数据：在岩土工程勘察中，有些数据无法直接获得，对此，可以采用科学办法进行推测；⑥集成数据：集成数据主要指的是对已经勘察得到的结果进行合并、提取、运算和过滤所得到的新的数据。

三、应用于岩土工程勘察领域的 BIM 软件

BIM 软件主要有这样两种形式构成：首先，BIM 模型为基础的软件，如预算管理、结构分析、制作加工、可视化、工程项目进度管理等多种形式的软件；其次，以 BIM 为核心的建模软件，如机电和其他系统相结合的软件、建筑和结构相结合的软件等。虽然，当前国内已

经有部分企业可自行研发三维岩土工程信息系统，但由于无法与建筑行业信息数据进行对接，所以无法实现行业间的协作。要想将 BIM 技术应用于岩土工程项目勘察中，需要在当前 BIM 技术作用下，实现岩土工程勘察结果的可视化操作，同时还应当结合其他工程项目技术共同进行，希望在 Revit 软件作用下，验证这一技术是否科学可行。Revit 软件是当前工程项目建筑中，应用较为成熟的三维建模技术，该技术简化了以传统 CAD 为基础上三维建模技术操作程序，且其编程接口功能较强，提供了访问 Revit 的接口，可以实现 Revit 软件建模信息的可视化，并结合用户自身操作所需，对 Revit 功能进行延伸并进行建模操作。

四、BIM在岩土工程勘察中三维可视化的应用实践

1.BIM软件应用

从岩土工程勘察应用来看，当前可利用的建筑信息模型软件主要有两种类型，及建筑信息模型分析软件和建筑信息模型核心建模软件。其中建筑信息模型分析软件又可分为设备管理软件、制作加工图设计软件和结构分析软件等；建筑信息模型核心建模软件主要有极端系统设计软件、建筑结构设计软件等。从建筑信息模型软件类型来看，Revit软件的建筑三维建模技术具有一定的应用价值，建筑企业可利用这种BIM软件中的应用编程接口集成应用程序和建筑信息模型。

2.BIM三维可视化模型应用

在实现岩土工程勘察成果三维可视化期间，Revit Archi-tecture 软件的使用仍受到一定程度的限制，主要反映在如下几方面：①岩土层的模型构建和钻孔资料的输入均需要人工

操作，模型的构建比较复杂，极易出错，模型构建效率有待进一步的提升。②三维地质模型的构建只能对常规岩土地层进行处理，如果岩土地层中存在尖灭或透镜体等，则很难处理，

此种模型构建软件只能粗略地构建岩土地层的模型。③借助此软件来模拟基坑开挖，仅能手动针对一个岩土层操作。④关于岩土工程勘察领域的模型输出接口和计算比较欠缺。现阶段，若想使岩土工程勘察中 Revit Architecture 软件的局限性问题得到有效的解决，则必须对能够与岩土工程勘察相符的岩土层族库加以构建，再借助 Revit API 二次开发来处理岩土工程勘察成果的接口问题，以实现模型的迅速构建和输出。

3.BIM岩土工程勘察实践应用

直接利用 REVIT ARCHITECTURE 软件时具有一定的局限性，具体表现如下：（1）需人工输入钻孔资料、人工进行岩土层建模工作，建模工作量大且繁琐，容易出错，建模效率较低；（2）建立三维地质模型时仅能处理常规岩土地层，对于存在透镜体、尖灭的岩土地层等常见现象则较为困难；该核心建模软件利用人工方法仅能进行岩土地层的粗略建模；（3）利用该软件进行基坑开挖模拟，只能同时针对一个岩土层手动进行；（4）缺乏与岩土工程勘察领域相关的计算与模型输出接口。目前，建立适合岩土工程勘察的岩土层族库，利用 Revit API 二次开发解决与岩土工程勘察成果的接口问题实现快速建模与模型输出是解决或改善 REVIT ARCHITECTURE 软件于岩土工程勘察领域应用局限性的两个可行途径。

结束语：

通过岩土工程勘察 BIM 初步实践可以发现，借助已有的BIM 软件把岩土工程勘察成果三维可视化，可以将地下工程地质信息和上部建筑充分地整合起来。并对 Revit 本地岩土层族库加以构建，再参考三维地质模型构建研究成果，是可以将 BIM 技术充分使用于岩土工程勘察之中，而且可以实现其与结构、建筑等专业的协作，共同促进建筑行业的发展。

参考文献

[1]王勇.BIM在岩土工程勘察成果三维可视化中的应用[J].工程技术研究，2018（15）：55-56.

[2]姚启华.BIM在岩土工程勘察成果三维可视化中的应用研究[J].建设科技，2018（08）：68-69.

（作者单位：信息产业部电子综合勘察研究院）