BIM技術在楞古水電站大壩建基面選擇中的應用

劉思丁,魏星燦,肖華波

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072)

BIM技術在楞古水電站大壩建基面選擇中的應用

劉思丁,魏星燦,肖華波

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072)

BIM技術具有數字化、可視化、多維化、協同性和模擬性等特點，在工程建設領域普遍運用，特別在建筑、設備和結構等規則性的建筑結構中應用效果顯著。由于地質體的不規則性和復雜性，BIM技術在工程地質勘察方面的應用受限。本文依據鉆孔Vp、RQD指標，采用三維地質建模軟件(GOCAD )，建立楞古水電站大壩壩基巖體Vp、RQD指標的三維空間云圖，進行三維空間分析，快速得到壩基巖體質量等級的空間分布，彌補二維分析的不足，為大壩建基面選擇提供依據，證明了BIM技術可以應用到工程地質勘察方面，并且具有以往傳統方法沒有的優勢。

建筑信息模型(BIM);鉆孔Vp、RQD;大壩建基面

0 前 言

BIM是 Building Information Modeling的簡稱，譯為建筑信息模型。可以簡單理解為將有關建筑構件的各項信息分類存儲于數據庫中，建立參數化的三維模型，根據工程需要調用構件中的建筑信息進行統計、分析、計算與圖形表達等功能，具有數字化、可視化、多維化、協同性和模擬性等特點，且可以貫穿工程建設的全生命周期。

目前，BIM技術在我國工程建設運用中發展迅速，主要應用于建筑、設備和結構等規則性的建筑結構中。由于地質體的不規則性和復雜性，BIM技術在工程地質方面的應用受限，尚處于起步階段。本文在深入了解BIM理念的基礎上，運用自主研發的工程地質信息管理系統(GeoSmart)及三維地質建模軟件(GOCAD )，對BIM技術在水電工程大壩建基面選擇中的應用進行了嘗試。

1 工程概況

楞古水電站位于雅礱江中游，采用混合式開發，樞紐建筑物主要由攔河大壩、引水隧洞和地下廠房組成，裝機容量2 475 MW，屬大(Ⅰ)型工程。

工程區屬高山峽谷地貌，地層巖性由三疊系上統侏倭組變質砂巖(T3zh)和后期侵入的印支—燕山期偉晶花崗巖脈(γρ)組成，二者多為焊熔接觸，交切關系復雜。其中，變質砂巖以中—細粒結構為主，薄—中厚層狀，致密堅硬，強度高，抗風化能力強，完整性較好；偉晶花崗巖脈云母含量較高，局部呈片狀集中發育，巖體強度相對較低、抗風化能力較弱，隱微裂隙發育，完整性相對較差，二者工程地質特征差異較大。

2 BIM技術在大壩建基面選擇中的應用

2.1 BIM設計的必要性

由于變質砂巖與偉晶花崗巖脈工程地質特性差異較大，交切關系復雜，需要大量勘探及室內分析工作，進行兩種巖性壩基的巖體質量分級，工作量大，效率低。

本文采用反映壩基巖體質量等級的鉆孔Vp、RQD等指標，運用三維地質建模軟件(GOCAD)分別建立壩基巖體Vp、RQD等指標數值的三維空間云圖，進行三維空間分析，在不考慮變質砂巖與偉晶花崗巖脈空間分布的條件下，快速得到壩基巖體質量等級的空間分布，彌補二維分析的不足，為大壩建基面選擇提供參考 。

2.2 數據分析

將壩基巖體勘探試驗資料輸入工程地質信息管理系統(GeoSmart)，結合現場鉆孔巖芯鑒定劃分巖體質量情況，利用GeoSmart系統對Vp、RQD指標進行區間特征值統計，得到壩基巖體質量等級與鉆孔Vp、RQD指標對應關系，如表1、2所示。

表1 巖體Vp指標與壩基巖體質量關系

表2 巖體RQD指標與壩基巖體質量關系

2.3 地質模型建立

利用三維地質建模軟件(GOCAD)提取工程地質信息管理系統(GeoSmart)內Vp、RQD指標數值，建立楞古水電站大壩壩基巖體Vp、RQD三維空間云圖(見圖1、2)。

2.4 模型分析

利用三維地質建模軟件(GOCAD)對三維空間云圖進行任意剖切，生成帶有Vp、RQD屬性指標的平面云圖及等值線圖，依據云圖顏色對比，可以判斷Vp、RQD值的平面分布，并根據等值線圖確定Vp、RQD數值大小，指導巖體質量分級。

下面以楞古水電站大壩建基面選擇為例，選取高程2 310 m、2 320 m、2 330 m進行建基面選擇。根據楞古水電站大壩壩基巖體Vp、RQD三維空間云圖(見圖1、2)，分別剖切高程2 310 m、2 320 m、2 330 m 的Vp、RQD指標平面云圖(見圖3、4)。

由高程2 310 m、2 320 m、2 330 m 的Vp平面云圖和等值線圖(見圖5～10)可知，高程2 330 m中，Vp小于4 000 m/s 為主，局部Vp小于2 700 m/s，參照巖體Vp指標與壩基巖體質量關系(見表1)，壩基巖體以Ⅲ2類為主，局部Ⅳ類，不適宜作為大壩建基面；高程2 320 m中，Vp大于4 000 m/s為主,少量Vp小于4 000 m/s，壩基巖體以Ⅲ1類為主，局部Ⅲ2類，經處理后可作為大壩建基面；高程2 310 m中，Vp大于4 000 m/s,且多數Vp大于4 700 m/s，壩基巖體以Ⅱ類為主，局部Ⅲ1類，為良好的大壩建基面。

圖1 壩基巖體Vp云圖 圖2 壩基巖體RQD云圖

圖3Vp平面云圖位置示意 圖4RQD平面云圖位置示意

圖5 高程2 330 mVp平面云圖 圖6 高程2 330 mVp平面等值線

圖7 高程2 320 mVp平面云圖 圖8 高程2 320 mVp平面等值線

圖9 高程2 310 mVp平面云圖 圖10 高程2 310 mVp平面等值線

由高程2 310 m、2 320 m、2 330 m 的RQD平面云圖和等值線圖(圖11～16)可知，高程2 330 m、2 320 m，6080為主,壩基巖體以Ⅱ類為主，為良好的大壩建基面。

通過上述應用發現，采用壩基巖體鉆孔RQD、Vp指標數值三維空間云圖分析，能直觀的反映壩基巖體質量分布特征，雖然RQD、Vp指標分析的壩基巖體質量雖略有差異，但總體規律一致，可為大壩建基面選擇提供參考。

圖11 高程2 330 mRQD平面云圖 圖12 高程2 330 mRQD平面等值線

圖13 高程2 320 mRQD平面云圖 圖14 高程2 320 mRQD平面等值線

圖15 高程2 310 mRQD平面云圖 圖16 高程2 310 mRQD平面等值線

3 結 語

(1)本文依據壩基巖體屬性指標數值(Vp、RQD等)，對壩基巖體質量進行分析，減少傳統工程地質分析中的人為因素，客觀、直觀地反映了壩基巖體質量的分布情況，為大壩建基面選擇提供參考。

(2)隨著數字化技術的發展，應尋求多種手段獲取反映巖體質量的其它屬性指標信息，將多種指標耦合后，綜合反映巖體質量等級，更準確、快速地反映巖體質量情況，更好地為工程建設服務。

(3)行業應加大BIM技術應用的宣傳與引導，加大工程地質數字化的推進，積極制定BIM的相關標準，促使BIM技術在工程地質勘察領域的發展。

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2017-02-06

劉思丁(1981-)，男，山西運城人，高級工程師，從事水電水利工程和巖土工程勘探設計工作。

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