张孟泽 杜佳帅 兰孝龙

哈尔滨工业大学建筑设计研究院 黑龙江 哈尔滨 150090

引言

传统的勘察设计工作中常用二维信息数据，随着当今建设项目的复杂性增加，采用有限勘探点的岩土工程二维信息数据实际上已无法满足结构设计、数据查询、风险规避等众多方面的要求，只有通过三维可视化表达才能得到妥善解决。

1 BIM技术概念

BIM就是通过数字模型对工程项目实施设计、建设和管理的过程。它是在CAD等各项技术的基础上发展起来的多维模型信息集成技术，是对工程物理特点和功能特性的可视化表达以及数字化承载[1]。

2 BIM建模软件选择

在基于BIM技术进行岩土工程勘察建模时，首先要确定合适的建模软件。目前，国内外有很多公司参与了BIM软件的研发，成果较为突出的有Autodesk、Bentley等公司。大多数BIM建模软件都有配套的辅助插件，经过笔者深入调研：Autodesk平台软件操作界面较为友好、开放程度大（能用C#语言进行功能二次开发），且能够较好地适应国内的设计环境。Autodesk平台建模软件主要有Revit和Civil3D等，二者分别适用于建筑项目和交通、水利等基础设施建设。而岩土工程勘察工作较为特殊，既可以算作建筑物范畴，又属于道路工程范畴，笔者在查阅相关工程实例后，认为可采用Civil3D来开展岩土勘察设计中的三维建模工作。

3 BIM技术在岩土工程勘察中的工程应用

（1）三维地质模型建立思路。该模型是BIM技术应用在岩土工程勘察之中最突出的表现之一，当前其勘察成果基本体现为勘察孔平面布置图、勘察报告、工程地质剖面图以及钻孔柱状图等。在实际应用的过程中，仅通过简单分析海量数据、表格和图纸是无法将全部的地质情况都掌握清楚的，极易产生遗漏或者人为性的错误，给项目质量的强化带来阻碍。但通过得到的数据、表格及图纸建立三维地质模型之后则能够直观地看到场地的地质信息，给后续的设计环节、建设环节等带来一定促进作用，另外该模式当中的数据信息及参数都能够实现动态化展示，保证了工程地质问题的准确分析，对于优化设计和建设，降低工程风险而言具有重大意义[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。

（3）地质模型建立。将原始勘察数据导入理正勘察三维地质软件中，形成三维地质模型建模数据，然后采用AutodeskCivil3D形成三维地质模型，结合卫星地图，形成地表影像。建立块状三维地质模型。根据不同钻孔的土层信息，建立层状三维地质模型，模型反映地层的层顶及层底变化，可直观看到地层起伏情况，同时为后期工程桩的设计长度提供准确参考。根据勘察钻孔中的地下水位数据，建立整个场区的地下水水位云图，反映场区整体地下水水位的变化。

（4）模型建立流程。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他勘察数据，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[3]。

4 结束语

总的来说，BIM技术应用在岩土勘察中主要是对其进行信息化建模，通过该模型不断检测未来施工及运营过程中可能会出现的问题，并给出相应的解决措施。虽然从当前的行业特点来看，该技术在这一方面的应用及推广还需要走很长一段路，但随着各方面技术的不断深入发展，其势必会找到适合自身发展的道路。因此相关人员就需要及时了解该技术的最新研究情况，不断探索新的应用方式，最终给项目建设创造更多效益。