BIM技術在巖土工程勘察的應用

朱益才

（廣東省地質局地質第一大隊，廣東 珠海 519000）

1 BIM技術在巖土工程勘察中的應用優勢

1.1 三維可視化

傳統的巖土工程勘察工作都是利用二維圖紙對最終的勘察成果進行顯示，不夠直觀，不利于技術人員對最終的結果進行分析。通過利用BIM技術可視化的特點，應用在巖土工程勘察中，能夠使二維線條組合成三維模型，可以將工程地質的情況真實的展現出來，還可以讓設計者按照相關數據信息構建模型，同時加強巖土工程內部工作人員之間的交流和溝通，可以有效提高巖土工程勘察的效率，減少工程施工過程中的風險，實現資源利用的最大化。

1.2 信息關聯性

BIM技術可以為地質模型構件創建過程中提供相應的關聯性參數，例如：創建鉆孔模型過程中能夠輸入最佳的深度信息和單價信息，可以避免項目信息出現重復錄入的現象，減少信息實效性的概率。同時在BIM模型中，一旦某一部分信息出現錯誤需要進行修改，與其相聯系的信息資源就會在同一時間完成更新，有效提高了巖土勘察人員整體的工作效率，實現信息數據的準備性。

1.3 信息共享性

巖土工程勘察資料需要工程設計方、施工方、業主方之間的交流和輪轉查閱，這樣才能夠保障最終信息結果的準確性和可靠性。通過利用BIM技術對三維模型進行構建，將整個工程的勘察結果集成為一個系統文件，對各個專業協調配置，可以加強各個單位之間的交流，達到協同的工作效果，利于有效提高設計人員的工作效率，加強對設計信息的交流和傳遞，利于實現資源共享，為整個巖土工程勘察工作的開展提供有利條件。

2 BIM技術在巖土工程勘察的應用

2.1 三維地質模型建立思路

三維地質模型屬于BIM技術應用在巖土工程勘察中效果最顯著的一種表現，目前勘察成果主要體現在以下幾個方面：勘察孔平面布置圖、勘察報告、工程地質剖面圖等。實際應用過程中，如果只對大量信息數據、表格、圖紙進行分析，是根本無法掌握整個地質的實際情況，在這種簡易的操作下就會出現遺漏或者是人為性的失誤，嚴重影響了整個巖土工程項目的質量。但是通過所獲取的信息數據、表格以及工程圖紙后建立三維地質模型，就可以直接準確的看到整個地質的情況，利于后期設計、建設環節的順利進行，同時還可以實現信息數據以及各項參數動態化的展現，能夠及時分析出整個巖土工程地質中存在的問題，并采取方式處理，優化設計方案，提出建設性的操作建議或意見，為保障整個工程的質量奠定了良好的基礎，降低了工程的風險系數[1]。三維地質模型建立過程中首先利用航拍方式對地面的高程數據進行記錄，獲取最有價值的信息數據，進一步對基于高程數據構成的三維地質模型進行深化；其次，完成對模型的模擬和分析看，利用三維地質切割方案和設計方案以及巖土實驗室中的相關數據完成對整個二維剖面的技術和模擬，能夠有效實現對地質情況的分析和總結，為后期工程的開展提供有力依據。最后，實現資源共享，對有效信息數據進行傳遞和使用。

2.2 模型建立流程

實際建模過程中，最基本的信息數據都是來源于鉆孔、探槽、探井等方面的相關數據，所以建模的基本流程主要就是體現在以下幾個方面。

2.2.1 提取有效的鉆孔數據

巖土工程勘察過程中最常采用的一種方式就是鉆探，從而獲取鉆孔的相關信息數據，這主要是因為在建模過程中鉆孔數據是最關鍵的因素之一，所以需要掌握足夠的鉆孔數據、勘察數據，這些數據中包含了建模的坐標位置、層位深度、分層特性等。以上信息數據可以直接通過建立數據格式的方式進行保存，并合理的應用在鉆孔信息模型和底層模型的建設中，在特殊情況下也可以直接根據測繪后的信息數據完成對地表信息模型的構建。

2.2.2 構建場地標準地層

對層面模型構建之前，需要先對場地中的所有地層結構進行統計，依照統計結果并結合規范化的要求和標準構建標準性的地層，在對標準地層建立過程中要保證場地中的全部地層實現一一對應，在這個過程中可以不將基本程序納入到需要考慮的范圍之內。

2.2.3 構建關鍵層和鉆孔地層的層序

標準地層中，需要結合各個地層之間的關系，成因年代關系構建針對性的地層程序，這屬于整個建模過程中的重要環節之一，因此保障地層程序整體的準確性對后續模型的分析起著至關重要的作用。

2.2.4 對主“TIN”進行定義

這主要就是指通過項目邊界，將孔口的坐標作為整個建模的核心，利用三角網絡加密算法計算出準確的三角網格，能夠在一定程度上受到整個鉆孔層面有效的控制。

2.2.5 在插值計算準確下確定出整個層面的具體模型。

為了能夠獲取具有實際價值的基礎層面模型，不僅需要對主“TIN”進行控制，還需要根據鉆孔地層數據以及層序完成對地層層面的插值計算，從而根據計算結果來建立模型。

2.2.6 優化處理層面的拓撲關系

通常情況下基礎層面模型都會產生一些問題，其中層面之間出現交切、局部畸形是最常見的問題，在特殊情況下，基礎層面模型還會誘發透鏡體、尖滅等問題，在多種問題的影響下，會導致層面與實際情況之間產生巨大的差異，非常不利于整個模型的建立造，所以處理好層面之間的拓撲關系至關重要，能夠有效確保地層整體的準確性。

2.2.7 地質模型的構建

上述6項流程全部完成之后，需要利用層面拓撲生成相應的三維地質模型。如果生成后的模型無法有效滿足巖土工程勘察工作的實際需求和標準化，就需要對部分流程進行重新處理，利用插值計算確定具體的層面模型，優化處理層面的拓撲關系等，直到最后所生成的模型能夠滿足最終的要求。

2.3 模型應用

該模型在實際運用過程中需要從以下幾個方面入手：第一、對該模型進行任意切割的過程中能夠直接生產與巖土工程地質相近的剖面圖，滿足實際工程建設過程中的實際需求。第二、可以利用該模型對二維圖紙等相關信息數據中存在的錯誤內容進行仔細的分析，經分析結果制定有效的處理對策，降低錯誤的發生幾率；第三、在直觀的三維模型的視野下對整個地質情況進行分析，能夠實現與非設計人員之間的溝通和交流，可以很好地完成對巖土工程的勘察，提高工作人員的工作效率；第四、利用該模型可以根據巖土工程的實際狀況找到工程建設過程中所存在的地層情況，以及實際狀況與勘察資料相吻合的程度，能夠在分析和探究中及時找出存在的各種問題，并采取有效方式處理，盡可能地降低工程建設過程中的風險。

3 未來需要解決的應用問題

3.1 數據錄入中存在的問題

目前巖土工程勘察過程中有很多非常成熟的勘察輔助性軟件，能夠及時有效的完成對整個數據的處理和分析，并作出最終的評價，最常見的輸出格式包括Word文件、Excel表格以及CAD文件。但是對于三維地質建模軟件來講，完成對數據的輸入主要是采用Excel表格或者CAD軟件進行操作，有部分企業針對這種情況，在開發和建模軟件的時候設置了一個數據導入接口，非常便于對數據進行勘察，能夠及時掌握有效的信息數據，并且以最快的速度完成對數據的核對和錄入，這樣可以直接將勘察數據及時準確的錄入到建模中，充分發揮建模的應用價值。然而在實際應用過程中這種勘察軟件并不多，對后期工作的開展造成了嚴重的影響。

3.2 三維地質建模問題

對于自然性的巖土層，其空間分布存在很多的不規則性，無論是多樣類型的巖土層尖滅，還是透鏡體，都對整個三維建模造成了嚴重的影響，雖然目前有可以解決這兩種問題的建模軟件，但是該建模軟件從整體上來講，程序較為繁瑣，而且在整個應用過程中還需要由專業的設計人員完成對整個工作的修改和優化，不然無法全面保障整體的工作效率。對于一些建模軟件，在實際生成模型的過程中，一定要按照順序將鉆孔、地形、剖線等各種原始數據完整的導入進去，之后在完成對模型的構建。建模過程中會具有布爾運算的要求，與傳統方式相比，輸入剖線連接形式存在很大的差異性，所以在必要的情況下需要根據布爾運算的實際要求對其計算流程進行合理化的修改，這樣一來就會增加工作人員的工作量，易增操作風險。這項工作在未來將會一個研究的重點，需要積極探索有效方式并采用目前現有的勘察資料來建立完善的三維地質模型，構建模型后，需要在數值模擬的基礎上對巖土工程的實際地址情況進行準確的分析，做好最終的總結，能夠為后續工程的順利開展提供有利的設計方案和有效的數據資料。

4 結語

綜上所述，BIM技術的發展在整個工程建設行業中具有極大的影響，同時迎來了新的變革，在巖土工程勘察工作中合理應用BIM技術能夠有效提高整個巖土工程勘察的效率，降低施工風險。目前，巖土工程勘察信息模型的實際應用還存在一定的弊端，不利于整個工程的順利開展，但是，在BIM技術逐漸推廣和發展的過程中，BIM技術在巖土工程勘察的應用效果還需要為此進行深入性的分析，合理開發軟件、制定標準流程，優化數據接口等，能夠確保其與其他專業的協同合作，提高工作效率，提高信息資源的利用率，為整個巖土工程項目的順利開展奠定了良好的基礎。