奉建军
中铁西南科学研究院有限公司，四川 成都 611731
摘要：岩土工程包含了土木工程领域中的许多重要建设项目，岩土工程成果的好坏直接影响到整个工程项目的最终结果。近年来，随着计算机和网络技术的快速发展，BIM技术也在不断革新与发展，其对工程项目全生命周期的建设起到了积极的推进作用。对此，如何将BIM技术科学合理地运用于复杂地岩土工程领域是目前所需要探索地问题。本文对BIM技术进行了简单介绍，分析了其在岩土工程领域各个方面地运用。
关键字：计算机网络技术；BIM 技术;岩土工程
1 引言
岩土工程设计的业务范围包括岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程施工和岩土工程监测等，在传统的岩土工程领域中，岩土工程的实施图纸通常是以二维图纸的形式呈现的，这样的二维图纸不够直观、可理解性差、不能全方位展示整个工程的全貌。所以为了使岩土工程的结果能更加直观地展示给各专业工程技术人员，需要采用计算机网络技术把岩土工程的成果图三维数字化。BIM技术是现阶段在建筑行业新兴的一种建设理念。并且被广泛用于建筑工程的各个方面[1]。BIM即建筑信息模型，它核心是通过建立虚拟的工程实体三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的工程结构信息库。由于岩土工程的复杂性，BIM在岩土工程中的运用才刚刚起步，可以说，BIM技术对于岩土工程领域来说是一种全新的思维方式，在实际工程项目中也存在着许多问题，例如，由于缺乏岩土工程领域所需要的完整系统框架、缺少适用于现场作业流程的实际解决方案等，这就使 BIM 技术的数字化协同管理思想没有能够在岩土工程施工期内被充分展现。近年来，国内部分研究人员针对 BIM技术在岩土工程领域中的应用提出了部分解决方案，但是多数方案仅仅处于构思阶段，并未能对实际项目产生太大的效益。因此，研究BIM理念在岩土工程领域的三维可视化方面的应用仍然具有十分重大的意义[2]。
2 BIM 技术在岩土工程中的运用
岩土工程涉及的范围很广泛，包含了地下岩层、土层及水中部分的土木工程。岩土工程解决的问题包括浅基础、深基础、地基处理、基坑支护、边坡稳定、隧道及地下工程等。正是因为这些问题的复杂性从而使得BIM技术引入该领域较晚，且发展缓慢。但BIM技术在岩土工程领域具有诸多优势，随着对BIM技术的不断创新与发展，BIM在岩土工程领域中具有广泛的运用市场及前景[3]。
2.1 BIM在岩土工程勘察中的运用
岩土工程勘察是岩土工程领域中的一项十分重要的工作，岩土工程勘察工作对勘察的精度要求较高，在引入BIM之前，传统的勘察工作依靠平面图进行表达，如柱状图、场地钻孔图和钻孔图等，这些在平面图上表示的地层分布是一种二维地层分布，在地形条件分析时需要人为对地质情况进行重构，由于岩土工程勘察成果具有一定的主观性，不同的岩土工程勘察人员对同一地质条件的分析有不同的理解，从而导致重构结果有所不同，最终使得勘察报告存在较大误差，对后续建筑结构的设计和施工产生影响。把BIM技术引入岩土工程勘察领域，就可以利用计算机信息技术对二维地层分布进行建模，在二维的基础上新增一个维度即深度，从而建立岩土工程勘察地区地层结构的三维立体图。BIM技术在岩土工程勘察中的运用就是要做到把项目的钻孔坐标、地层信息和水位信息等参数进行三维数字化，构建三维地层模型。使得该项目的地层情况能更加直观地展示出来，利用该三维地层模型可以根据实际需要对特定地地层进行切割，生成切割点地地层剖面图[4]。三维地层建模提高了勘察水平，为后续的设计和施工提供了准确的地层数据，在一定程度上也方便了各专业工作人员的沟通交流和协同工作，降低了后期的工程风险。
2.2 BIM在岩土工程设计中的运用
BIM在岩土工程设计领域主要有以下三种用途：第一，碰撞检测。
岩土工程设计中进行碰撞检测就是对设计图纸进行三维建模，进行三维模型碰撞检测，利用检测结果对设计图纸进行调整和优化，降低了设计错误，减少了后期的由于设计变更造成的成本浪费。例如，承台和承台附近的各种排水给水管线设计图纸复杂，施工困难。进行碰撞检测可以优化调整管线，使之与承台无交叉。这样既保证了后期施工的准确性，也避免了后期修改设计图纸带来的造价成本[5]。第二，可视化快速出图。BIM能在工程领域被广泛运用就是由于它可以可视化快速出图，其可以把三维模型的材质进行渲染从而变成实际的实物图形，从而全方位显示由设计方案生成的效果图，在有了效果图的整体外观后，设计人员可以对效果图进行检测，若有设计不佳的地方可以随时进行设计调整，使得最终的设计方案更加完美。例如，基坑设计中进行基坑的三维建模能展示基坑设计方案的实物图[6]，便于设计人员优化和调整设计图纸。第三，各专业联合设计。三维可视化建模能使各专业的设计图纸“融合”到一个三维模型上，避免了各专业分别设计二维平面图纸带来的不便，利于各专业之间和沟通交流和协调工作，减少了由于专业交叉带来的设计冲突，能得到最优化的设计方案。
2.3 BIM在岩土工程施工中的运用
BIM在岩土工程施工领域主要有以下三种用途：第一，土石方计算。土石方的准确计算可以给后续施工提供参考，采用BIM技术进行土石方的计算与分析是必然选择。具体操作为按照地面设计线对地质模型进行切割，被切割部分即为挖方，低于设计线的即为填方部分。从而可以统计出土石方工程量，准确算出工程造价。第二，施工动态模拟。现阶段，BIM的5D技术越广泛的应用于土木工程建设之中。所谓5D技术，指的是在三维结构模型的基础上增加工程造价、工期等信息对施工的全生命周期进行动态模拟。从而技术人员能够直观地了解工程施工的进展情况，有利于相关人员从造价、安全、质量等方面对整个施工过程进行管控，有利于优化施工组织设计[7]。第三，施工指导。通过对复杂的钢筋混凝土结构进行三维建模，能动态展示施工过程，根据实际施工与计划施工的3D模型之间的关系，可以指导实际的施工进度。
2.4 BIM在岩土工程监测中的运用
传统的岩土工程监测是利用实时监测数据绘制图表进行汇报，采用这种汇报方式比较容易出现错误，而采用BIM技术则可以将所需要监测的基坑全貌直观地展示出来，例如，采用BIM技术提供地监测数据，能非常准确地计算基坑的沉降量。同时，在5D模型的基础上采用插值法进行沉降云图的计算[8]。通过解析法得到的沉降云图能实时得到每个监测点的沉降量。这样，整个场地的沉降量就能够被准确地算出。同时，基于BIM技术具有可视化功能可以对施工过程中地形变化进行实时掌控，对后续工作地进展来说具有重大意义。有助于技术人员第一时间了解整个场地地变形及沉降量，第一时间采取应急方案，从而最大限度地提升工程品质。
3 结语
综上所述，BIM技术在目前越来越多地被运用到岩土工程领域。但是，现阶段BIM在岩土工程中地应用依然面临许多挑战。因此，在岩土工程中要重视BIM技术的发展和创新，做好BIM技术人才的培训、软件二次开发、硬件维护升级等工作。同时，也需要技术人员对BIM技术进行持续探索，依托实际工程项目开展BIM的技术升级和改革，以此推动BIM技术在建筑业的拓展应用，并且进一步提高我国在岩土工程领域的建设水平。
参考文献
[1]黄佳铭,郑先昌,侯剑,贺冰,刘阳.BIM技术在岩土工程中应用研究[J].城市勘测,2016,(02):157-160.
[2]李伟,王志远,王晓初.基于BIM的岩土工程设计优化及应用[J].沈阳大学学报:自然科学版,2018,30(6):465-469.
[3]王丹,毛宗原.BIM技术在岩土工程中应用的探索与研究[J].建设科技,2018(22):38-41.
[4]李伟,王志远,王晓初.基于BIM的岩土工程设计优化及应用[J]. 沈阳大学学报( 自然科学版 ),2018,30(6):465-469.
[5]梁艺琳.BIM在岩土工程勘察中的应用[J].工程建设与设计,2016(8):54.
[6]彭曙光.BIM技术在基坑工程设计中的应用[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2012,14(5):129-131.
[7]张建新.建筑信息模型在我国工程设计行业中应用障碍研究[J].工程管理学报,2010,8(4):387-392．
[8]林孝城.BIM在岩土工程勘察成果三维可视化中的应用[J].福建建筑,2014(6):111-113.