BIM技術在巖土勘察成果三維可視化的應用研究

王忠攀

摘 要：BIM理念在我國建設工程領域應用日益普及，但其對于巖土工程勘察而言是一種較新的理念，在實際應用中仍然可能存在很多的問題。為了提高巖土勘察結(jié)果的準確性和可讀性，論文指出了目前巖土工程勘察過程中出現(xiàn)的問題，分析了適用于巖土勘察領域的BIM建模平臺及其應用優(yōu)勢，并結(jié)合某工程實例，對BIM理念在巖土勘察成果三維可視化的應用展開了詳細的闡述。

關鍵詞：BIM技術; 巖土工程; 勘察成果; 三維可視化;

缺乏巖土工程勘察所需要的完整系統(tǒng)框架、缺乏適用于現(xiàn)場作業(yè)流程的落地解決方案等，這就使BIM技術的數(shù)字化協(xié)同管理思想并未能夠在巖土勘察期內(nèi)充分體現(xiàn)出來。近年來，國內(nèi)部分研究人員針對BIM技術在巖土工程勘察中的應用提出了部分解決方案，但是多數(shù)方案僅僅處于構(gòu)思階段，并未能產(chǎn)生實際的效益。因此，研究BIM理念在巖土勘察結(jié)果三維可視化方面的應用具有十分重大的意義。

1 巖土工程勘察存在的問題

目前，巖土工程在勘察階段存在的主要問題有管理缺乏協(xié)同性、信息缺乏時效性、勘察成果共享性差等問題。

1.1 管理缺乏協(xié)同性

目前，由于工程項目進行BIM建模一般在項目設計階段開始，使得工程項目的勘察方與設計方管理缺乏協(xié)調(diào)，導致項目對接不流暢。因此，進行BIM建模應在項目勘察階段開始，讓巖土勘察成果三維可視化，從而保證所有項目信息整合于一個三維模型信息數(shù)據(jù)庫中，以便于勘察方與設計方的溝通協(xié)調(diào)。

1.2 信息缺乏時效性

巖土勘察階段涉及的鉆孔、材料等費用計算結(jié)果一般會受到各種外界因素影響，這就使得材料指導價格和材料市場價格可能出現(xiàn)較大的偏差，使我國傳統(tǒng)巖土工程勘察過程中的造價信息與實際情況存在一定的差距。

1.3 勘察成果共享性差

巖土勘察建設工作煩瑣，各參建單位之間往往可能出現(xiàn)建設信息混亂、信息傳遞不暢等問題，從而導致巖土工程勘察成果不能得到及時溝通，影響工程建設質(zhì)量。

2 巖土勘察領域應用的BIM軟件

隨著BIM技術的快速發(fā)展，為BIM提供服務的平臺日益增加。目前存在的主流BIM服務平臺主要有Autodesk、Graphsoft以及Bentley等。

經(jīng)過調(diào)研分析可知，Autodesk平臺軟件的界面較為友好、開放程度大，且該平臺能很好地適應國內(nèi)的設計環(huán)境。因此，巖土工程勘察可以選擇Autodesk平臺來開展三維建模。與此同時，巖土工程勘察是一種特殊的作業(yè)，涉及所有的工程項目，需要從Autodesk平臺眾多軟件挑選一種適用性強的軟件。

3 BIM技術在巖土勘察作業(yè)中的應用優(yōu)勢

BIM（Building Information Modeling）技術的核心是將建設工程項目信息化、模型化，巖土勘察過程中使用BIM技術能夠充分了解該工程的地質(zhì)模型、鉆孔位置及水位線等詳細信息，進而全方位、多角度、立體化地展現(xiàn)巖土勘察過程中的各個環(huán)節(jié)，并有效提高工程勘察質(zhì)量。

BIM理念應用在巖土工程勘察過程中有著完備性、關聯(lián)性以及可視化等諸多優(yōu)勢。

3.1 完備性

巖土工程勘察中在應用BIM技術時，為了使信息儲備更加全面，除了常規(guī)應用的幾何信息之外，還可以增加鉆孔、剖面、地震、等深圖、地質(zhì)圖、地形圖、物探數(shù)據(jù)、化探數(shù)據(jù)、工程勘察數(shù)據(jù)、水文地質(zhì)數(shù)據(jù)等大量的工程信息。

3.2 關聯(lián)性

BIM技術能夠有效關聯(lián)巖土勘察各個階段的相關信息，通過BIM技術可以減少信息重復導入，從而降低了信息的重復率，也就可以避免信息的分歧。并且在該模型中，某一項信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題或者被修改之后，在后臺與之相關聯(lián)的信息也會進行自動更新，進而形成新的關系網(wǎng)。與此同時，勘察成果使用BIM技術可以保證所有項目信息整合于一個三維模型信息數(shù)據(jù)庫中，也便于勘察成果與設計方的溝通，增強了兩者之間的關聯(lián)性。

3.3 可視化

可視化是BIM技術最為重要的一個特點，與以往的平面圖紙設計方式不同，BIM技術利用先進的計算機設備，在對線條整合之后，能夠形成直觀的三維模式圖。在進行巖土勘察時，這一特點不僅能夠發(fā)揮可視化的便利條件，還可以在后續(xù)運營中便于工作人員互相溝通交流，提升其商業(yè)價值與應用價值。

此外，BIM技術在實際應用中，還具有模擬性、協(xié)調(diào)性和可出圖性等優(yōu)勢，對巖土勘察中出現(xiàn)的意見分歧可以進行碰撞檢測等。在三維模型基礎上可以添加合適條件將其轉(zhuǎn)換為4D模式，確立勘察方案，4D基礎上可加入造價成本進行5D模擬，保證勘察成本控制的有效實施。

4 BIM技術在勘察成果三維可視化中的應用

4.1 三維地質(zhì)模型建立

與傳統(tǒng)的二維地質(zhì)剖面圖和斷面圖相比，三維地質(zhì)圖更加形象，可以用不同的顏色表示不同的地層，可以從任意的角度來查看土質(zhì)、土層厚度和連續(xù)情況，從而實現(xiàn)了巖土勘察中地層信息的可視化。

4.2 地質(zhì)模型信息化

利用BIM技術還可以將地層的參數(shù)信息儲存，并隨時讀取。與此同時，BIM模型是將各土層的所有參數(shù)融合在一個模型。設計人員沒有必要在地質(zhì)剖面圖、平面圖及表格之間循環(huán)切換來讀取參數(shù)，在很大程度上提高了工作效率，減少了出錯的可能性。比如，在傳統(tǒng)的二維地質(zhì)剖面圖中，水位線只能表示兩點間的水位高程，而不能確定勘察范圍內(nèi)任一點的水量分布情況。BIM模型就可以將各土層的參數(shù)信息進行計算，得到整個空間內(nèi)的土體含水量分布情況，這就使得巖土勘察結(jié)果更加準確，也為減小工程建設風險打下了堅實的基礎。

5 結(jié)語

本文深入探討了巖土勘察目前存在的問題、BIM技術應用在巖土工程勘察時的優(yōu)勢及具體的三維可視化應用，主要得到以下幾個方面的結(jié)論：（1）巖土工程勘察中在應用BIM技術時，為了使信息儲備更加全面，除了常規(guī)應用的幾何信息之外，還可以增加大量的工程信息;（2）BIM技術能夠有效關聯(lián)巖土勘察各個階段的相關信息，通過BIM技術可以減少信息重復導入，也就可以避免信息的分歧;（3）BIM技術還可以將地層的參數(shù)信息儲存，并隨時讀取，同時BIM模型是將各土層的所有參數(shù)融合在一個模型。此外，由于受到研發(fā)水平的限制，目前將BIM技術廣泛用于巖土工程勘察過程中仍有一定的困難，但將BIM理念應用于巖土勘察成果三維可視化中必將成為一種趨勢。

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