BIM技术在岩土工程勘察中的应用_1

BIM技术在岩土工程勘察中的应用
发布时间：2021-01-25T08:31:56.659Z 来源：《防护工程》2020年29期作者：沈沁枫[导读] 自BIM技术诞生以来，民用建筑率先进行了深入地应用，当前已经影响到了公路、铁路等工程建设。

浙江恒欣建筑设计股份有限公司摘要：近年来，我国的现代化建设的发展迅速，BIM技术作为一种新的工程建设理念，在岩土工程勘察中的应用日益广泛。

在岩土工程数量不断增加的情况下，对其相关技术的要求也日渐增高，这就给BIM技术的应用创造了良好条件。

该技术的有效应用能够缩短工期，
提升工程质量，改变工程建设领域的审查方式。

关键词：BIM技术；岩土工程勘察；应用
引言
自BIM技术诞生以来，民用建筑率先进行了深入地应用，当前已经影响到了公路、铁路等工程建设。

该技术的出现是自CAD之后的又一次设计革命，是对传统设计、建设与管理模式的颠覆。

当前关于该技术应用的大部分研究都集中在上部建筑结构和设施上，整体比较成熟，至于下部内容的研究还比较少，尤其是在岩土工程勘察方面。

作为工程建设周期最关键的环节，直接将BIM技术应用在岩土工程勘察上对于工程建设的各个阶段而言都具有着重要的意义，因此重点探究其应用具有着极大的现实意义。

1BIM技术分析
1.1概念
BIM就是通过数字模型对工程项目实施设计、建设和管理的过程。

它是在CAD等各项技术的基础上发展起来的多维模型信息集成技术，是对工程物理特点和功能特性的可视化表达以及数字化承载。

1.2特征
一是模型的可视化。

该技术最关键的属性就是模型三维可视化，即能够通过三维可视化模型去表达工程信息，不但在显示方面比较直观，还能便于各个专业之间针对工程情况进行讨论和交流。

二是协调配合。

该特点贯穿整个工程建设，能够促使各个专业以及各个部门之间相互进行协同合作，以便及时发现其中存在的各种碰撞问题，降低方案的变更率，保证工程建设效率。

三是可优化性。

也就是可以直接在模型之中通过各类优化工具对于比较复杂的工作项目实施有效优化。

四是可出图性。

即能够依照相关标准和要求及时进行出图，例如输出碰撞检测报告，从而有针对性地确定具体的改进方案。

五是可模拟性。

即能够直接实现3D、4D和5D模拟，找到最合理的施工方案，以此实现有效的成本控制。

2岩土工程勘察的任务
①在岩土工程施工时，查明当地工程地质条件，要明确指出当地地质结构情况，对当时地质发育情况进行详细分析，并做出稳定性评价。

②对工程施工岩体分布情况、结构以及地下水活动条件进行详细查明，同时提供设计、施工以及政治所需要的工程设计资料与参考数值。

③对岩土工程所出现的问题进行提出、分析以及研究，同时得出相应结论。

④分析岩土工程施工区域的工程平面施工图，还有设计图。

对于前期勘察中有地质松垮或者不稳定的情况，及时反映，并采取岩土加固措施。

⑤施工区不能破坏周边环境，积极宣导并响应绿色勘察，绿色施工，实现地质、环境可持续发展，同时提出相应的保护措施。

《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）中的要求：详细的工程勘查，应该按照工程建筑及施工过程的详细数据，检查工程数据，对工程结构基础进行适当的工程施工说明，检查工程基础类型，基础形状，开挖支护，基础处理，工程沉降和不良地质条件，并提出相应的建议。

主要体现在以下工作情况当中：①使用坐标和景观，性质、比例、载荷、建筑物的结构特征，地基的形状，地基的埋深和允许的变形等来制定建筑物的平面图。

②勘查地质类型，内部结构、以及成因，对于不合理的岩土体，提出合理的整治方案；对于可能发生的地质灾害情况，提前做预警，拟定应对方案。

③如果针对已建成区域，也要通过勘察岩土层的几个主要方面，做分析评估，比如：岩土类型、深度、分布和工程特性、地基的稳定性、均匀性和承载力来做预评。

④如果工程建筑涉及到运算，及时提供地基计算参数，以便预测出工程建筑所出现的变形特征。

⑤查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物。

⑥预先勘察地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度。

⑦在季节性冻土地区，提供场地土的标准冻结深度。

⑧依据水文地质和岩土体现状，来判断对建筑材料的腐蚀性，并做好后续补救备用方案。

⑨在地震可能液化地区，评价场地和地基的地震液化。

⑩采用桩基础的地区或地基，评价成桩类型及可能性。

?提出基坑处理方式、计算参数和支护结构选型的建议；地下水控制方法、计算参数和施工控制的建议。

3优化措施分析
3.1三维地质模型建立思路
该模型是BIM技术应用在岩土工程勘察之中最突出的表现之一，当前其勘察成果基本体现为勘察孔平面布置图、勘察报告、工程地质剖面图以及钻孔柱状图等。

在实际应用的过程中，仅通过简单分析海量数据、表格和图纸是无法将全部的地质情况都掌握清楚的，极易产生遗漏或者人为性的错误，给项目质量的强化带来阻碍。

但通过得到的数据、表格及图纸建立三维地质模型之后则能够直观地看到场地的地质信息，给后续的设计环节、建设环节等带来一定促进作用，另外该模式当中的数据信息及参数都能够实现动态化展示，保证了工程地质问题的准确分析，对于优化设计和建设，降低工程风险而言具有重大意义。

在实际建立过程中首先应该通过航拍图像记录地面高程数据，使探测数据构成的三维地质模型能够得到进一步深化。

其次进行模拟和分析，主要就是应用三维地质切割及设计方案，然后再通过岩土实验室得到的数据计算二维剖面和数据模拟，以实现地质情况的分析和评价。

最后就是进行信息共享和传递。

3.2模型建立流程
在实际建模过程中其基本数据主要来自对场所的钻孔、探槽及探井等方面，所以其基本建模流程主要包含以下几个方面。

（1）对钻孔数据进行提取。

在该类工程勘察过程中最基本的一项手段就是钻探，以此获取相应的钻孔数据，这是因为在建模时必须要足够的钻孔数据及其它勘察数据，包含了坐标位置、层位深度、分层特性以及岩土体特性等。

这些信息可以直接通过建立标准化的数据格式去存储，并被应用在钻孔信息模型和地层模型建立当中，有时候还能根据测绘数据构建地表信息模型。

（2）构建场地标准地层。

在构建层面模型之前，应该依照场地当中所有地层的基本统计结果，并在有关的规范要求基础上构建标准地层。

标准地层建立过程中应该将场地中的全部地层一一对应，可以不考虑基本层序。

（3）构建关键层层序和钻孔地层层序。

在标准地层当中，根据各个地层的新老关系以及成因年代等构建专门的地层层序，这是整个建模工作当中的重点，因此其准确性将会给后续模型的分析带来重大影响。

（4）对主“TIN”进行定义，这是指通过项目边界，将孔口坐标作为核心，在三角网格加密算法作用之下产生的三角网格，会受到钻孔层面的控制。

（5）在插值计算下确定出层面模型。

通过主“TIN”控制，依照钻孔地层数据以及层序对地层层面实施插值计算，从而获得基础层面模型。

（6）对层面拓扑关系进行处理。

一般基础层面模型或多或少都会产生一些问题，比如层面间产生交切或者局部畸形等问题，有时候地层之中还会出现透镜体或者尖灭问题，这些都会使得层面和真实情况之间产生较大差异，所以这就必须对层面间的拓扑关系进行有效处理，从而在最大程度上确保地层的精准性。

结语
利用BIM技术对小型工程项目进行建模，以及BIM技术与施工现场平面布置相结合的建模过程，对比传统二维图纸，分析其在工程项目上的建模效果，为BIM技术在小型工程项目的应用提供一定的参考，给初学者以及相关人员提供一定的思路，给民营建筑企业提供一些启迪。

其次，将BIM建模以及BIM施工模拟技术应用于教学，帮助学生认知建筑业的转型升级新常态，提高学生的实际工作能力。

但是，工程项目中异形窗族创建还存在不足，创建时窗框以及横竖梃的参数变化较大，相关参数数据较少，缺乏一定数据作为支撑，需要进行多次设置模拟才能保证窗户尺寸变换时不变形。

参考文献：
[1]王圣琦，刘伟珉，孙靖钧.BIM技术在工程勘察设计阶段的应用研究[J].区域治理，2018（4）：231.。