BIM技術在巖土工程勘察的應用

吳吉

【摘要】近幾年 BIM 技術飛速發展，帶來的變革有目共睹，在應用過程中彰顯出巨大價值，尤其在水電、建筑、機械設備等領域凸顯出明顯的優勢，但 BIM 技術在巖土工程中的應用仍處于起步階段。 當前，巖土工程的質量管理體制尚不完善，BIM 技術在其他領域取得的顯著成果可以為其在巖土工程中的應用提供些許借鑒，從而有效促進巖土工程的發展。 文章就 BIM 技術在巖土工程設計、施工監測中的應用展開探討，并指出要想在巖土工程中得到更好的應用，BIM 技術還需要做出與之相適應的改進。

【關鍵詞】巖土勘察;巖土工程;技術發展

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.28.090

BIM 技術最早應用于建筑領域，主要通過形象的三維立體模型來呈現直觀視覺感受，使人們了解建筑結構和預期效果。此外，BIM 技術在水電工程、設備設施、結構學等領域也具有重要的實用價值，且有著較長的發展歷程。近年來，隨著計算機軟件和硬件技術的快速發展，巖土工程的相關技術也不斷發展，將 BIM 技術運用在巖土工程中，使工程技術得到較大提升。隨著社會經濟的快速發展，大量基礎設施工程在等待開發和建設，急需完善巖土工程相關 BIM 技術的整體設計。這主要是因為 BIM 軟件的開發沒有結合巖土工程專業的特點，需要結合起來進行針對性的設計，合理提升 BIM 技術在巖土工程中的應用水平。

1、巖土工程勘察中常見的問題分析

1.1信息勘察技術運用存在問題

巖土工程勘察工作中，對于勘察技術的依賴性非常大，如果能夠使用先進的勘察技術，不僅能夠保障勘察的效率，還能夠有效避免勘察誤差，提高勘察數據的準確性與完整性。事實上，在當前的巖土工程勘察過程中，一些勘察單位采用的勘察技術相對比較落后，難以利用先進的勘察技術來獲得完整、準確的勘察數據，再加上缺乏信息化技術的應用，使得巖土工程勘察難以在工程項目中發揮其作用。現階段，市場上出現了很多的勘察軟件與信息技術，只有加強這些軟件、技術之間的協調性與配合性，方可保障巖土工程勘察的有效性。信息勘察技術的滯后性是當前巖土工程勘察領域存在的普遍性問題，在未來的發展中需要加強對信息勘察技術的應用。

1.2勘察測試手段問題

在實際勘查工作中，如果不能詳細了解不同勘查方法的差別及對應的勘察方案，會直接影響勘查工作的精準性，后續測查的數據也會存在一定的偏差，對于施工期不到任何科學性的參考價值。假如在勘察過程中，不定期標定靜力觸探裝備，對其貫入的速率缺乏合理的控制;甚至有些工作人員會不加分辨全部都用靜力觸探進行相關工作;在進行標準貫入實驗過程中，如果不檢查之前孔底廢土是否清理干凈，會影響檢測結果。在實際工作中，巖土工程勘察的工序比較復雜，需要結合實際情況選擇適合的方案方法，站在整體的角度結合多元化的發展態勢，選擇有針對性的勘察方法開展具體工作。

1.3三維地質建模

與三維建造構筑物建模相比，三維地質建模是建立在地質體和地質信息基礎上的，而對地質體的認識，則是多種調查手段、勘探方法獲取各種地質信息的匯總，即綜合地質信息。三維地質建模的總體思路是從點到線、面、體的空間發展延伸理念，其模型反映的是客觀自然的巖土層分布狀況，但實際中環境中地層空間分布往往不規則，大量的巖土層和透鏡體分布給三維建模帶來了很大的困難，不光需要依靠鉆孔數據、地質界線等原始數據，還需要進行科學的空間插值，雖然現在市面上已經有能夠處理巖土層剪滅和透鏡體建模問題的三維建模軟件，但是其建模方法繁瑣，建模過程中伴隨一定的人工修改工作，效率不高。

1.4勘察過程缺乏監管

針對巖土勘察作業，需要加強監督管理，嚴格把控勘察質量，確保巖土勘察為巖土工程技術應用提供數據支持。然而目前巖土勘察工作監督力度不足，對于巖土勘查工作缺乏驗收管理。缺乏對關鍵部分的驗收考察。勘查過程中，部分單位為節約勘查成本，縮短勘察周期，勘察數據存在弄虛作假的情況，影響了工程建設質量。

2、BIM技術在巖土工程勘察的應用

2.1巖土工程勘察階段的具體運用

建立三維地質模型的方法多種多樣，其中操作最為便捷的是建模方式有兩種：第一種是根據原始勘察的點數據源以構建樓板的功能模擬地層直接建模，如觀測點產狀、巖性、構造信息，鉆孔、探坑分層信息，試驗和原位測試成果等。以理正三維地質軟件為例，生成模型時，需要依次導入鉆孔數據、地形數據、剖面數據等原始數據，然后以此為基礎開始建模，因為三維模型建模時布爾運算的要求，輸入的剖線連線方式與巖土工程師傳統的連線方式有一定區別，剖面數據需要按照布爾運算的要求進行修改，工作程序相對繁瑣，效率較低。第二種方法是利用二維線狀成果構造地質層面，完成體建模，此法是基于平、縱、橫地質剖面，首先將二維平面與剖面的地質界線進行三維空間投影換算，并在三維空間進行地質屬性匹配，配合其他輔助剖面等信息，完成地質層面建立。建立建模之后再以任意剖切的方式將三維地質模型分割，就可以展現出對應的地質剖面圖，另外，三維地質模型生成后，其每個圖元中都附帶有詳細的屬性信息。應用時，通過對地質剖面圖的分析就能夠充分了解項目基坑支護結構和基礎底面處相應標高處的地質情況，進而根據實際的地質情況優化設計出最為合理的施工方案。

2.2加強市場的管理與督導

在實際工作中，要認真落實規范化工作流程，保證按照勘察、設計、施工的先后順序進行。要認真檢查勘察合同及綱要，強化勘察現場的監督和管理，避免虛報數據，掌握勘察工作的準確性和真實性。認真落實勘察報告中對于數量、穩定性的審查，加大對數據分析、選型論證方面的檢查力度，強化結果建議的檢查，強強把關，特別強調意見的合理性。提高政府及職能部門在這方面的管理和溝通，構建良好的競爭環境，推進工程建立制度順利落實。

2.3采用先進的巖土工程勘察技術

工程項目中巖土工程勘察發揮著越來越重要的作用。要有效提升巖土工程勘察的有效性與準確性，必須加強先進勘察技術的應用，結合勘察現場的具體情況，選擇最為先進的勘察技術。在巖土工程勘察時，為了避免勘測點隨意布置所造成的勘察問題，可以采用克里格法;在巖土工程的勘察分析過程中，可以將多道瞬態面波勘探技術與高密度電法結合起來，在保障勘察效率的同時提高勘察結果的準確性;如果要保障地基承載力特征值的科學性，一般通過回歸分析法來實現。總之，在當前工程技術水平逐步提高的過程中，巖土工程勘察技術也逐步發展，信息化、智能化是主要的發展方向。

2.4建立完善的巖土勘察監理機制

勘察監理機制是保證巖土工程順利建設的前提。因此，需要完成規范的巖土勘察監理機制。完善勘查工作計劃，為勘察工作順利進行提供保障。通過勘察監理機制，能夠提升勘察數據及報告的完成，對于整個勘查過程進行細致的監管。勘察監理機制需要建立統一的管理標準，對勘察內容、勘察人員、勘察實施以及勘察安全管理進行系統的管控，同時為提升勘察質量，要嚴控勘查周期，保證勘察工作量分配的合理性。要考慮勘查過程中出現的突發情況，針對勘察對象加強應急預案處理，提升突發狀況控制及處置能力。加大勘查數據審核及監控力度，嚴格把關勘查流程，對于所得的數據資料進行系統的核實，關注資料邏輯性。勘察監理機制，除保證專業質量、控制勘查模式及勘察資源以外，還要建立質量監管體系、勘查市場建設程序，以及完成巖土工程技術系統規范、嚴格執行技術內容，保證巖土工程有序開展，提高勘查工作數據的真實性。

2.5 BIM 技術在巖土工程監測中的應用

BIM 技術改變了過去數據監測簡報以數據圖表和表格來表達的形式，運用 BIM 三維立體技術把基坑的變形直觀地呈現出來。例如，運用 BIM 技術表達監測數據、分析數據，精準無誤地估算出基坑沉降變形量。通過將三維立體建模與插值法以及監測點所處的位置信息相結合，計算和輸出沉降云圖，從而掌控各個監測點的變形情況。另外，結合BIM 三維可視化技術和功能以及自動監測系統和監測數據自動處理系統，能實時呈現整個場地的監測變形情況，對相關工作人員而言意義重大，有利于及時了解和分析場地的變形趨勢，及時調整工作方案，高效完成工作，提升工作質量。

3、巖土工程勘察質量控制措施

3.1全面落實巖土勘察前期準備工作

巖土工程的勘察工作是集多種專業技術為一體的綜合工程，并且勘察過程中容易受到自然條件、勘察方式、勘察人員專業水平等多種因素的影響而將降低勘察結果的準確性，所以巖土工程勘察工作開展前，就需全面落實各項準備工作，從而為勘察工作的順利進行奠定基礎。首先，勘察技術人員需結合勘察工作實際明確相應的規章制度，規范的勘察流程、標準的勘察規范等，并對整個工程項目進行全面客觀的分析，以此為落腳點制定切實可行的勘察工作計劃。其次有效協調各部門與各工種的工作關系，促使各部門和工種之間能夠高效協作，保障各工序能夠有效銜接，協調并進，為巖土勘察作業各工序規范有序的運轉創造條件。最后，綜合考量巖土的基本性質，科學選取最恰當、最合理的勘察技術與方式，并選擇與之相匹配的勘察儀器、設備與輔助材料，這樣才能保障所采用的勘察技術最大限度的發揮作用，取得理想的勘察效果。

3.2做好地質調繪工作

在整個巖土工程地質勘察工作中，地質調繪是一項最基礎的內容，這項工作一般是在巖土工程的初步勘察當中進行。地質測繪的目的是對施工當地的地形地貌以及巖石性質、厚度、分布情況等進行詳細的計算分析，從而對施工地的巖層風化程度進行科學的把握。總之，在巖土工程勘察過程中，要詳細了解擬訂施工場地的具體地質條件，必須做好地質測繪工作。地質測繪也是所有了解場地地質條件的相關技術中最為科學有效且經濟的一種。因此，常在巖土工程地質勘察工作中被采用。

3.3建立健全巖土工程勘察體系

隨著市場體制的深入推進，社會各行業的分工逐步走向精細化，為了更好的適應時代發展，在巖土工程勘察過程中，必須嚴格落實責任制度。結合巖土工程勘察工作實際制定相應的規章制度，完善各類行為規范，明確相關人員的職責權限，從而為巖土工程勘察工作的高效進行提供可靠保障。巖土工程勘察工作的開展要明確各部門、各人員的具體職責，只有將責任和目標具體細化到每一個人頭上，才能充分發揮各項規章制度的指導和約束作用。而規章制度在給勘察工作指導的過程中，要結合實際情況進行優化和完善，只有這樣才能保障巖土工程勘察體系能夠滿足現代化巖土工程勘察工作的需要。

結語：

綜上所述，利用BIM技術可以最大程度上實現不同平臺之間的相互聯系，從而為巖土勘察工作奠定堅實的技術基礎，讓工作效率水平得到進一步提高。雖然我國的勘測技術已經在不斷地優化和發展，但是依舊存在很多的問題，需要在人才的培養方面投入更多的精力和物力，提升工作人員的專業技術水平和綜合能力，另外還要不斷地優化硬件設施和軟件系統。在發展中找到不足之處，并且及時的解決，促進我國勘察事業更快速度更高質量的發展。

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