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BIM技术在岩土工程勘察中的应用王增光

发表时间：2021/4/26 来源：《基层建设》2020年第33期作者：王增光

[导读] 摘要：在岩土工程数量不断增加的情况下，对其相关技术的要求也日渐增高，这就给BIM技术的应用创造了良好条件。

        中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司陕西西安 710000
        摘要：在岩土工程数量不断增加的情况下，对其相关技术的要求也日渐增高，这就给BIM技术的应用创造了良好条件。该技术的有效应用能够缩短工期，提升工程质量，改变工程建设领域的审查方式。基于此，文章就将重点对该技术在岩土勘察中的应用情况和需要解决的问题进行探究，以供参考。
        关键词：BIM技术；岩土工程；应用
        引言
        在使用BIM技术时，需要对该工程项目的实际构建状况进行分析，依据其所收集整理来的各类信息数据构建相对应的模型，整合数据信息内容，使得其所构建的工程模型更加的精确化，真实的展示出各类工程信息，模拟数字信息仿真技术，技术人员应当就其项目中所包含涉及到的信息去整合模拟，便于技术人员更好的去理解信息内容，确保工程项目的建设品质以及效率。通常来说，我国大部分所开展的岩土工程施工难度都会比较高，且其项目的工程结构也会过于的复杂化，想要合理的使用BIM技术，就需要不断的优化工程结构，对岩土工程自身特性进行分析，挖掘BIM技术在其项目工程中使用的潜力。
        一、BIM概念
        BIM技术指的是“建筑信息模型”，最早由美国查克•伊士曼教授提出。但是，随着BIM技术的不断发展创新，国内外对于BIM技术仍然没有一个完全统一的定义，如莫特森公司认为，BIM是对建筑结构物的一种智能化模拟，具有空间化、定量化、全面化等特点；麦格劳-希尔建筑公司认为，BIM技术就是通过建立三维模型来实现对工程项目的设计、施工、养护、运营等工作的协同化管理。笔者认为，BIM技术不仅仅是某一款软件能够实现的，而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。
        二、应用特点和目标
        1.应用特点
        1.1信息化
        该技术集成了现代信息技术的各种功能，能够对大量数据信息进行分析管理和分类储存，从而建立起科学化的信息模型。通过该模型能够给项目建设夯实基础，设计者也可以通过该模型对设计进行优化，以确保各项参数的精准性。该技术还会建立专门的信息平台，使设计者能够在其中不断对勘察结构进行优化，以实现勘察设计的一体化发展。在这之中该信息模型将数据库作为核心，重点记载了勘察结构信息、勘察构件信息，确保设计者能够快速查询和检索数据，保证设计效率。
        1.2协同性
        该技术具有极强的实用价值，可以给设计者、施工方以及业主提供一个彼此沟通交流的平台，实现各单位的信息连接。在这之中设计者在完成工作之后把模型信息传送给业主，然后在业主认可的基础上去指导施工。该技术能够对勘察结构要素等进行检测，以此提出降低外部影响的相关策略，这对于强化设计质量和满足多方需求方面意义重大。
        2.应用目标
        因为该技术的目标就是可以在工程全生命周期中的各阶段实现单位信息的共享，最终达到协同工作的目的，因此在勘察过程中，也需要实现各个子专业的相互配合和信息共享，这就需要构建起专门的数据库，确保各个子专业能够在统一的平台上进行协同工作。在工程勘察当中BIM系统架构包含了信息数据库层、内部专业层以及图形现实平台层等，其核心为BIM数据库。在构建数据库的过程中必须实现三点要求。第一，注重信息的完备性。数据库当中存储的信息要满足项目全生命周期中所需要和产生的全部勘察信息，所有专业都能够通过其信息完成自身工作，实现信息共享。第二，注重信息的统一性。其中数据的存储形式必须遵循相应的技术标准，如果其标准和数据格式不同，就会导致在传输当中产生错误或者丢失问题。第三，要将“互联网+”以及大数据理念应用进来，使其数据可以在项目之间相互传递。

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        三、BIM技术在岩土工程中的使用
        1.在岩土工程施工上的应用
        首先是土石方计算。在计算挖填土石方方面上，可根据建筑地坪对地质模型进行剪切，被剪切部分即挖方部分，低于原始地坪的部分即填方部分。由于BIM技术建模后的各图元都带有图元相关的信息，仅需看开挖、回填部分单元体积信息，便可获得土石方量的数据，根据不同岩层开挖量，可精准计算工程预算。其次是施工动态模拟。基于三维模型，结合施工成本工期的变化态势，可进行BIM5D动态模拟，从而全面、精确、直观展现工程施工过程，实现对工程施工质量、安全、进度、资源等的全面管控，有利于优化施工方案。
        最后是施工指导。BIM模型可对这些复杂结构进行建模，全方位、多角度展示施工过程，可有效指导钢筋绑扎施工全过程。同时，利用三维激光，还可进行逆向建模，进而与BIM模型做误差对比，对施工准确性进行验证，从而提高施工质量
        2.模型建立流程
        在实际建模过程中其基本数据主要来自对场所的钻孔、探槽及探井等方面，所以其基本建模流程主要包含以下几个方面。
        （1）对钻孔数据进行提取。在该类工程勘察过程中最基本的一项手段就是钻探，以此获取相应的钻孔数据，这是因为在建模时必须要足够的钻孔数据及其它勘察数据，包含了坐标位置、层位深度、分层特性以及岩土体特性等。这些信息可以直接通过建立标准化的数据格式去存储，并被应用在钻孔信息模型和地层模型建立当中，有时候还能根据测绘数据构建地表信息模型。（2）构建场地标准地层。在构建层面模型之前，应该依照场地当中所有地层的基本统计结果，并在有关的规范要求基础上构建标准地层。标准地层建立过程中应该将场地中的全部地层一一对应，可以不考虑基本层序。（3）构建关键层层序和钻孔地层层序。在标准地层当中，根据各个地层的新老关系以及成因年代等构建专门的地层层序，这是整个建模工作当中的重点，因此其准确性将会给后续模型的分析带来重大影响。（4）对主“TIN”进行定义，这是指通过项目边界，将孔口坐标作为核心，在三角网格加密算法作用之下产生的三角网格，会受到钻孔层面的控制。（5）在插值计算下确定出层面模型。通过主“TIN”控制，依照钻孔地层数据以及层序对地层层面实施插值计算，从而获得基础层面模型。（6）对层面拓扑关系进行处理。一般基础层面模型或多或少都会产生一些问题，比如层面间产生交切或者局部畸形等问题，有时候地层之中还会出现透镜体或者尖灭问题，这些都会使得层面和真实情况之间产生较大差异，所以这就必须对层面间的拓扑关系进行有效处理，从而在最大程度上确保地层的精准性。（7）构建地质模型。在完成上述所有流程之后就可以通过层面拓扑生成三维地质模型。如果最终生成的模型无法满足相关要求，还应该对“在插值计算下确定出层面模型”及“对层面拓扑关系进行处理”方面进行重新处理，一直到最终生成的模型可以完全满足要求。
        结束语：近些年来，我国社会各界开始注重岩土工程的建设以及管理，对其所设定的要求也变得越发的严苛起来，在当前的时代发展背景下，若一味的使用传统固化的设计以及管理方式根本无法满足当前我国时代的发展需求。在其所开展的岩土工程项目中，必须要提高BIM技术的使用力度，挖掘该技术的实际应用价值，不断的细化技术使用措施，使得BIM技术可以在项目管理工作中发挥出更高的效用，实时的开展技术的培训工作，帮助其更好的掌握技术使用方式。
        参考文献：
        【1】王圣琦，刘伟珉，孙靖钧.BIM技术在工程勘察设计阶段的应用研究[J].区域治理，2019（4）：231.
        【2】李琳，刘伟，万树兴，等.BIM技术在建筑工程算量中的应用研究[J].科技经济市场，2019（7）：3-4.
        【3】李亚飞，刘小惠，洪晓萍.BIM技术建筑结构设计过程分析[J].工程技术研究，2018（15）：16-1
        【4】李酉禄.基于BIM技术的施工场地布置优化研究[D].北京：北京建筑大学，2019.