BIM技术在岩土工程勘察中的应用 陈欣

发表时间:2021/2/19   来源:《基层建设》2020年第27期   作者:陈欣
[导读] 摘要:随着计算机技术的飞速发展,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,可以在很大程度上提高勘察项目的集成化程度。
        中南建筑设计院股份有限公司  湖北武汉  430040
        摘要:随着计算机技术的飞速发展,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,可以在很大程度上提高勘察项目的集成化程度。国内外学者和工程技术人员也针对 BIM 技术在岩土工程勘察中的应用展开了部分研究,普遍认为BIM技术的应用在岩土工程勘察中具有很大的优势,如:三维可视化、信息关联性、共享性等为设计单位提供了可靠的岩土勘察结果。因此,研究 BIM 技术在岩土工程勘察中的应用具有十分重要的工程意义。下面笔者就对此展开探讨。
        关键词:BIM技术;岩土工程;工程勘察;应用;
        BIM 技术之岩土工程模型,这项技术是以岩土工程项目的各项相关的信息数据作为模型建造的基础,进行项目模型的建设,通过数字信息仿真模拟技术构建建筑物所具有的所有的真实信息,以此来建造一个三维立体模型。这个模型不仅仅是有几何元素构建起来的,是对岩土工程进行最真实的模拟建造,这种技术对于岩土工程项目来说是一项很大的助力,他贯穿于整个岩土工程勘察的过程中,为整个项目的勘察提供了一个很好的方向。
        1 岩土工程勘察现状分析
        第一,对岩土工程勘察缺乏足够的重视。当前建设工程各相关主体尤其是业主,对于岩土工程勘察缺乏足够的重视,存在招标不规范、压缩勘察项目工程量及合理工期的现象,没有充分认识到岩土工程勘察的地位和作用,导致岩土工程勘察在市场上地位不高。第二,岩土工程勘察中存在违规行为。当前对于岩土工程勘察的市场管理不够严格,岩土工程勘察单位的入行门槛相对偏低,存在岩土工程勘察工作质量参差不齐的现象。同时,还有部分岩土工程勘察单位存在压价竞争、拉人勘察、挂靠等违规行为,不利于岩土工程勘察质量的提高。第三,岩土工程勘察质量保证体系尚未落实。岩土工程勘察单位质量保证体系没有认真落实,缺乏对岩土工程勘察的前期指导,没有认真审查岩土工程勘察报告,在野外工作阶段没有认真履行岗位责任制,缺乏对岩土工程勘察过程的质量控制,对于大型项目和地质条件复杂的场地没有进行中间检查和野外验收,对重要质量问题存在失察现象。第四,岩土工程勘察从业人员的素质有待提升。当前的部分岩土工程勘察从业人员实际技术水平偏低,不能完全胜任岩土工程勘察工作,外业期间没有深入工地现场,没有提出明确合理的岩土工程勘察技术要求,对岩土工程勘察现场工作质量要求不严,缺乏对岩土工程勘察基础资料的必要验收,项目负责人对主要工程地质问题缺乏全面分析和论证。另外,部分岩土工程勘察从业人员缺乏法制观念,质量意识淡薄,没有全面熟悉技术规范中的强制性条文,影响岩土工程勘察的质量。第五,岩土工程勘察审查不严。岩土工程勘察单位内审把关不力,本单位复核、审核、审定工作流于形式,存在降低技术性审查、放松程序性审查把关的问题,导致岩土工程勘察文件存在严重的质量隐患。
        2 BIM 技术在岩土工程勘察中的应用优势
        BIM 技术在岩土工程勘察中应用的核心理念应当是将该工程的地质模型、钻孔位置及水位线等项目三维数字化,从而全面地展现岩土工程勘察的作业成果,提高其勘察水平。BIM技术应用岩土工程勘察中的优势是三维可视化、信息关联性、共享性和压缩性等。
        2.1 三维可视化
        传统的岩土工程勘察作业往往采用二维图纸来展示勘察成果,但并不直观,不利于工程技术人员的理解。而三维可视化是 BIM 技术最重要的优势之一,它能够利用计算机软件对二维线条整合形成三维模型,同时,三维图形能够展示真实地质环境,在很大程度上方便了技术人员之间的相互交流及协同工作,减少了工程风险。
        2.2 信息关联性
        BIM 技术在创建地质模型构件时能够赋予构件相关联参数,如建立钻孔模型时可输入其深度、单价等信息。这样能够很大程度上减少项目信息的重复输入,减小了信息输入错误的可能性。同时,在 BIM 模型中,某一项信息因存在问题需要修改,则与之相关联的信息就会自动更新,大大提高了岩土勘察人员的工作效率及准确性。
        2.3 信息共享性
        岩土工程的勘察资料可能需要在工程各参建方(如设计单位、业主单位等)之间流转查阅,而 BIM 模型可以将勘察成果集成为一个数据文件,在很大程度上提高了各参建单位之间的协同工作。
        2.4 模拟性
        BIM 技术在岩土工程勘察中,不仅可以模拟单一的岩土项目,还可以模拟特殊事物与条件。BIM 技术能结合特殊要素,进行模拟实验,包括节能模拟实验、动态模拟实验等。对外招投标时,采用 4D 模拟形式进行分析,渲染效果更为精准,通过直观的宣传方式向业主展示,更能提高业主满意度,以提高项目中标机率。
        3 BIM 技术在岩土工程勘察中的工程应用
        3.1 研究区背景
        本文针对某岩土工程开展了钻孔勘察作业,该区域地形起伏较小,地势南高北低,最大相对高差约 100m,区域地层以砂岩、亚砂土为主。勘察区域内共布置了 30 个钻孔(见图 1),并利用钻孔所得数据来确定地层分界点。
        3.2 地形模型的构建
        先将 DWG 格式的地形图进行预处理,再导入 BIM建模软件中,利用 Civil 3D 的“曲面建模”功能(面向对象)进行建模,具体操作如下:将地形图的图层定义为等高线对象、高程点对象 2 大类,利用“创建曲面”命令创建三角网曲面,将等高线加入曲面数据中,并进行可平滑处理。
        3.3 实体模型建立
        在 Civil 3D 软件中,地层三维实体模型主要与地层或地形曲面、体量元素密切相关。笔者首先利用 Civil 3D 的“drape”命令将等高线转变为体量元素。随后,选中上层曲面和下层曲面,利用“Explood”对曲面进行分解,得到多段线作为地层实体模型的基础。最后,设置网格尺寸和基准厚度(大于地层厚度)后,生成地层三维模型,如图 2 所示。
        图 2 基于 BIM 技术的地层三维模型
        结束语
        本文分析了 BIM 技术的基本理论、软件平台选择、应用优势及三维地层模型建立等,主要得到以下 3 个方面的结论:(1)BIM 技术是利用多款软件将工程项目的各参建单位的信息集合在一起协同工作的综合化平台;(2)BIM 技术在岩土工程勘察中应用的核心理念应当是将该工程的地质模型、钻孔位置及水位线等信息三维数字化,具有三维可视化、信息关联性、共享性等优势;(3)三维地质模型可以创建三角网曲面,并将等高线加入曲面数据进行可平滑处理,且与地层或地形曲面、体量元素密切相关。目前,将 BIM 技术广泛用于岩土工程勘察仍有一定的困难,但必将成为一种未来趋势。
        参考文献:
        [1]于凤树,吕凤华,刘宝华,等.基于 BIM 技术地质体三维模型构建关键技术的研究[J].工程勘察,2018,46(08):137-140.
        [2]王志云,罗皓.BIM 在建筑工程岩土勘察三维虚拟现实可视化中的应用[J].工程技术研究,2018(08):107-108.
        [3]张国峰.BIM 在建筑工程岩土勘察三维虚拟现实可视化中的应用[J].建筑技术,2019,48(03):275-277.
        [4]戴一鸣,任彧.第七届全国岩土工程实录交流会特邀报告——探讨BIM 在工程勘察应用的可行性[J].岩土工程技术,2016,30(01):116-117.
 
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