BIM技术在岩土工程勘察的应用

朱益才

（广东省地质局地质第一大队，广东 珠海 519000）

1 BIM技术在岩土工程勘察中的应用优势

1.1 三维可视化

传统的岩土工程勘察工作都是利用二维图纸对最终的勘察成果进行显示，不够直观，不利于技术人员对最终的结果进行分析。通过利用BIM技术可视化的特点，应用在岩土工程勘察中，能够使二维线条组合成三维模型，可以将工程地质的情况真实的展现出来，还可以让设计者按照相关数据信息构建模型，同时加强岩土工程内部工作人员之间的交流和沟通，可以有效提高岩土工程勘察的效率，减少工程施工过程中的风险，实现资源利用的最大化。

1.2 信息关联性

BIM技术可以为地质模型构件创建过程中提供相应的关联性参数，例如：创建钻孔模型过程中能够输入最佳的深度信息和单价信息，可以避免项目信息出现重复录入的现象，减少信息实效性的概率。同时在BIM模型中，一旦某一部分信息出现错误需要进行修改，与其相联系的信息资源就会在同一时间完成更新，有效提高了岩土勘察人员整体的工作效率，实现信息数据的准备性。

1.3 信息共享性

岩土工程勘察资料需要工程设计方、施工方、业主方之间的交流和轮转查阅，这样才能够保障最终信息结果的准确性和可靠性。通过利用BIM技术对三维模型进行构建，将整个工程的勘察结果集成为一个系统文件，对各个专业协调配置，可以加强各个单位之间的交流，达到协同的工作效果，利于有效提高设计人员的工作效率，加强对设计信息的交流和传递，利于实现资源共享，为整个岩土工程勘察工作的开展提供有利条件。

2 BIM技术在岩土工程勘察的应用

2.1 三维地质模型建立思路

三维地质模型属于BIM技术应用在岩土工程勘察中效果最显著的一种表现，目前勘察成果主要体现在以下几个方面：勘察孔平面布置图、勘察报告、工程地质剖面图等。实际应用过程中，如果只对大量信息数据、表格、图纸进行分析，是根本无法掌握整个地质的实际情况，在这种简易的操作下就会出现遗漏或者是人为性的失误，严重影响了整个岩土工程项目的质量。但是通过所获取的信息数据、表格以及工程图纸后建立三维地质模型，就可以直接准确的看到整个地质的情况，利于后期设计、建设环节的顺利进行，同时还可以实现信息数据以及各项参数动态化的展现，能够及时分析出整个岩土工程地质中存在的问题，并采取方式处理，优化设计方案，提出建设性的操作建议或意见，为保障整个工程的质量奠定了良好的基础，降低了工程的风险系数[1]。三维地质模型建立过程中首先利用航拍方式对地面的高程数据进行记录，获取最有价值的信息数据，进一步对基于高程数据构成的三维地质模型进行深化；其次，完成对模型的模拟和分析看，利用三维地质切割方案和设计方案以及岩土实验室中的相关数据完成对整个二维剖面的技术和模拟，能够有效实现对地质情况的分析和总结，为后期工程的开展提供有力依据。最后，实现资源共享，对有效信息数据进行传递和使用。

2.2 模型建立流程

实际建模过程中，最基本的信息数据都是来源于钻孔、探槽、探井等方面的相关数据，所以建模的基本流程主要就是体现在以下几个方面。

2.2.1 提取有效的钻孔数据

岩土工程勘察过程中最常采用的一种方式就是钻探，从而获取钻孔的相关信息数据，这主要是因为在建模过程中钻孔数据是最关键的因素之一，所以需要掌握足够的钻孔数据、勘察数据，这些数据中包含了建模的坐标位置、层位深度、分层特性等。以上信息数据可以直接通过建立数据格式的方式进行保存，并合理的应用在钻孔信息模型和底层模型的建设中，在特殊情况下也可以直接根据测绘后的信息数据完成对地表信息模型的构建。

2.2.2 构建场地标准地层

对层面模型构建之前，需要先对场地中的所有地层结构进行统计，依照统计结果并结合规范化的要求和标准构建标准性的地层，在对标准地层建立过程中要保证场地中的全部地层实现一一对应，在这个过程中可以不将基本程序纳入到需要考虑的范围之内。

2.2.3 构建关键层和钻孔地层的层序

标准地层中，需要结合各个地层之间的关系，成因年代关系构建针对性的地层程序，这属于整个建模过程中的重要环节之一，因此保障地层程序整体的准确性对后续模型的分析起着至关重要的作用。

2.2.4 对主“TIN”进行定义

这主要就是指通过项目边界，将孔口的坐标作为整个建模的核心，利用三角网络加密算法计算出准确的三角网格，能够在一定程度上受到整个钻孔层面有效的控制。

2.2.5 在插值计算准确下确定出整个层面的具体模型。

为了能够获取具有实际价值的基础层面模型，不仅需要对主“TIN”进行控制，还需要根据钻孔地层数据以及层序完成对地层层面的插值计算，从而根据计算结果来建立模型。

2.2.6 优化处理层面的拓扑关系

通常情况下基础层面模型都会产生一些问题，其中层面之间出现交切、局部畸形是最常见的问题，在特殊情况下，基础层面模型还会诱发透镜体、尖灭等问题，在多种问题的影响下，会导致层面与实际情况之间产生巨大的差异，非常不利于整个模型的建立造，所以处理好层面之间的拓扑关系至关重要，能够有效确保地层整体的准确性。

2.2.7 地质模型的构建

上述6项流程全部完成之后，需要利用层面拓扑生成相应的三维地质模型。如果生成后的模型无法有效满足岩土工程勘察工作的实际需求和标准化，就需要对部分流程进行重新处理，利用插值计算确定具体的层面模型，优化处理层面的拓扑关系等，直到最后所生成的模型能够满足最终的要求。

2.3 模型应用

该模型在实际运用过程中需要从以下几个方面入手：第一、对该模型进行任意切割的过程中能够直接生产与岩土工程地质相近的剖面图，满足实际工程建设过程中的实际需求。第二、可以利用该模型对二维图纸等相关信息数据中存在的错误内容进行仔细的分析，经分析结果制定有效的处理对策，降低错误的发生几率；第三、在直观的三维模型的视野下对整个地质情况进行分析，能够实现与非设计人员之间的沟通和交流，可以很好地完成对岩土工程的勘察，提高工作人员的工作效率；第四、利用该模型可以根据岩土工程的实际状况找到工程建设过程中所存在的地层情况，以及实际状况与勘察资料相吻合的程度，能够在分析和探究中及时找出存在的各种问题，并采取有效方式处理，尽可能地降低工程建设过程中的风险。

3 未来需要解决的应用问题

3.1 数据录入中存在的问题

目前岩土工程勘察过程中有很多非常成熟的勘察辅助性软件，能够及时有效的完成对整个数据的处理和分析，并作出最终的评价，最常见的输出格式包括Word文件、Excel表格以及CAD文件。但是对于三维地质建模软件来讲，完成对数据的输入主要是采用Excel表格或者CAD软件进行操作，有部分企业针对这种情况，在开发和建模软件的时候设置了一个数据导入接口，非常便于对数据进行勘察，能够及时掌握有效的信息数据，并且以最快的速度完成对数据的核对和录入，这样可以直接将勘察数据及时准确的录入到建模中，充分发挥建模的应用价值。然而在实际应用过程中这种勘察软件并不多，对后期工作的开展造成了严重的影响。

3.2 三维地质建模问题

对于自然性的岩土层，其空间分布存在很多的不规则性，无论是多样类型的岩土层尖灭，还是透镜体，都对整个三维建模造成了严重的影响，虽然目前有可以解决这两种问题的建模软件，但是该建模软件从整体上来讲，程序较为繁琐，而且在整个应用过程中还需要由专业的设计人员完成对整个工作的修改和优化，不然无法全面保障整体的工作效率。对于一些建模软件，在实际生成模型的过程中，一定要按照顺序将钻孔、地形、剖线等各种原始数据完整的导入进去，之后在完成对模型的构建。建模过程中会具有布尔运算的要求，与传统方式相比，输入剖线连接形式存在很大的差异性，所以在必要的情况下需要根据布尔运算的实际要求对其计算流程进行合理化的修改，这样一来就会增加工作人员的工作量，易增操作风险。这项工作在未来将会一个研究的重点，需要积极探索有效方式并采用目前现有的勘察资料来建立完善的三维地质模型，构建模型后，需要在数值模拟的基础上对岩土工程的实际地址情况进行准确的分析，做好最终的总结，能够为后续工程的顺利开展提供有利的设计方案和有效的数据资料。

4 结语

综上所述，BIM技术的发展在整个工程建设行业中具有极大的影响，同时迎来了新的变革，在岩土工程勘察工作中合理应用BIM技术能够有效提高整个岩土工程勘察的效率，降低施工风险。目前，岩土工程勘察信息模型的实际应用还存在一定的弊端，不利于整个工程的顺利开展，但是，在BIM技术逐渐推广和发展的过程中，BIM技术在岩土工程勘察的应用效果还需要为此进行深入性的分析，合理开发软件、制定标准流程，优化数据接口等，能够确保其与其他专业的协同合作，提高工作效率，提高信息资源的利用率，为整个岩土工程项目的顺利开展奠定了良好的基础。