隧道超前地质预报优化BIM可视化研究

(中咨公路养护检测技术有限公司 北京 100089)

一、研究意义

目前物理探测法是隧道超前地质预报方法中的主流。物理探测法是利用物体物性差异进行地质判断的间接方法，有这几种方法：TSP超前预报系统、水平声波反射法、地质雷达法、红外探水法。地质雷达因其具备分辨率高、图像直观、对施工作业干扰少等优点，因此在隧道超前预报中得以广泛应用。

近年来，在工程建设行业，BIM作为在北京奥运会、上海世博会部分场馆和上海中心设计施工大放异彩的新技术，已经让技术人员看到了三维信息模型的优越性。同样，在三维地质建模方面，BIM为样板的模型同样可以发挥巨大的作用。它有强大的三维渲染能力和信息集成能力，同时能够与众多软件交互大量信息，与GIS系统结合，提高效率，为三维地质建模的发展方向提供了新的思路。

二、隧道超前地质预报BIM可视化原理

(一)地质雷达法基本原理

地质雷达方法是采用电磁波对地下物体和介质的界面进行探测的地球物理方法。该方法以有效、简单、经济的方式探测不同介电常数的介质分界面[1～3]。其探测原理如下图1。

图1 地质雷达探测原理

(二)地质雷达隧道超前地质预报优化BIM三维地质模型

目前，在BIM中应用比较成熟的服务平台有Autodesk平台、Dassault平台、Bentley平台、Tekla平台等。相较于其他平台，Dassault平台中的CATIA软件拥有强大的曲面造型功能，模型的边界光滑不失真，分层衔接平顺，可以快速精准地建立三维地质模型。如图2.2所示，为Dassault平台的一体化解决方案示意图。

规划设计概念设计扩初设计施工图设计施工竣工验收物业管理ENOVIA项目管理、知识管理、协同管理CATIANaviworks/Showcase/3ds MaxSIMULIA仿真分析DELMIA施工模拟3DVIA体验

图2.2 Dassault平台BIM技术解决方案示意图

(三)基于BIM应用的隧道三维地质模型的建立

CATIA软件具有强大的曲面建模功能，模型边界光滑，并且支持交互式工程绘图，可承担多专业、多层次(内部、网络、License)协同设计。在构建三维地质模型时主要用到CATIA的如下表3.1中四个模块：

表3.1 CATIA构建三维地质模型常用模块

构建BIM应用的三维地质模型需要地形图、钻孔数据、地质构造、地理信息等数据，最终将所有数据呈现到模型上[4-7]。下面以输入地形图数据为例，初步构建建元高速公路咪的村隧道的三维地质模型。

SketchUp是建筑行业中常用的3D建模软件，该软件功能强大，可以快速、精准地生成三维地质图。根据测绘资料定位建元高速公路咪的村隧道的准确位置，在SketchUp的3D模型库中添加并抓取遥感影像图，根据实际精度需要生成三维地质图。抓取后的结果如图2。

图2 隧道三维地质效果图

三、结论

本文阐述了地质雷达技术所涉及的基本理论，在此基础上，利用BIM应用中Dassault平台软件CATIA初步实现了地质雷达数据三维可视化。通过BIM应用平台实现地质雷达超前地质预报数据的可视化、信息化，使得其他相关人员也可以了解到地质雷达超前地质预报的探测情况，实现多专业间的信息共享。