BIM技术在岩土工程中应用研究

发表时间:2021/8/4   来源:《建筑实践》2021年3月第9期   作者:齐少华
[导读] 在现阶段的建筑工程项目建设的过程当中,BIM技术的应用是十分广泛的,同时也是当前岩土工程项目建设过程当中的一个重要的信息化建设类型
        齐少华
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        摘要:在现阶段的建筑工程项目建设的过程当中,BIM技术的应用是十分广泛的,同时也是当前岩土工程项目建设过程当中的一个重要的信息化建设类型。在其体岩土工程项目建设的过程当中,我们应该对BIM技术的应用特点进行充分的展现,充分结合其技术特征和建筑工程的实际需求做好相应的调整与改进,真正发挥BIM技术应用功能的价值,提升岩土工程项目建设的效果。
        关键词:BIM技术; 岩土工程;应用分析
        BIM技术最初便运用在建筑工程领域,其可以借助非常具象化的多维度模型给人们带来最为直接的视觉感受,从而更方便探究建筑架构以及最终完成效果。同时,如今BIM技术在水电、设施、架构学等诸多领城当中也有着较为深入的运用。特别是近几年来,伴随着信息技术以及相关终端技术的不断革新和发展,我国的岩石工程领域的技术也得到了全面的提升,而专属的岩土工程BIM技术运用也逐步展现出了全面化的趋势。特别是如今国内大批量基础设施工程有待进一步开发,这无疑对于岩土工程BIM技术运用提出了更高的要求。不过因为岩土自身的独特特征,现阶段对于岩土工程的BIM软件还有待健全,而在运用进程中也存在着不熟练的问题,因此全面捉升BIM技术在岩土工程中的运用显得极为关键。
        1概述
        目前BIM技术在我国工程建设的运用中发展迅速,其中建筑、水电、设备和结构专业的应用相对成熟。相比之下岩土工程BIM应用尚处于起步阶段,目前的BIM软件大多尚无专门针对岩土工程专业技术特点而研发的功能模块。所以仅仅根据现有软件的功能和模块,将BIM技术应用到岩土工程的实际项目中还需要专门处理。
        2 BIM技术在岩土工程中的运用
        2.1在岩土工程勘察上的运用
        2.1.1建立三维地质模型
        三维地质模型的在实际工程的运用中具有十分重要的意义。现有勘察报告中普遍采用的柱状图、剖面图与钻孔平面信息作为成果,报告使用人再根据这些成果重构整个地质情况,不同人重构模型具有一定的差异,从而可能会导致报告成果出现人为错误,从而降低成果质量;建立三维地质模型,可以将地层信息融合到地质模型中,展示方式不再局限于点(钻孔柱状图)和面(钻孔剖面图)的形式,表示方式更直观,可以完整地将场地地质情况展示。针对大范围的研究区域、山区复杂岩层地区、地层破碎严重地区等地质情况复杂地区的三维地质建模尚有技术上的难题未攻克,需要针对研究对象进行二次开发才能真正实现模型的建立。但是一般工民建项目,具有建设场地范围小、地层变化相对较小、地层信息相对简单的特点,三维地质模型的建立实现起来较简单,现有软件也能达到理想效果。故三维地质模型的运用在一般工民建项目中具有良好的应用前景。现有BIM平台中实现三维地质建模的方法有几种,各有特色,可以根据工程的需要选用其中一种,相对于之前有同行采用体量的方法建立模型,笔者在此介绍两种相对简单的建模方法。
        (1)利用Civi 13D最新的曲面建模的方法,将每个地层的层顶标高和坐标导入生成三维的曲面数据,再由曲面之间的相互关系生成实体,即为每层土(岩)层实体。所生成的实体可以进行布尔运算,可以对基坑开挖进行模拟。该方法支持钻孔信息的批量导入,使用方便,对于局部透镜和剪灭土(岩)层,须事先计算限制边界和标高后方可导入。
        (2)利用Revit平台中构建楼板的功能模拟地层的方法构建三维地质模型,采用修改子图元功能增加钻孔点位,对每层土(岩)的分界面标高信息进行定义,该方法生成的三维地质模型为体模型,同样可以进行编辑、统计、分析、,剖切等操作。但是Revit平台的剪切功能,剪切后须保留辅助图元,但如果剪切过多时,会导致辅助图元过多,容易混淆,并且在各个视图中需隐藏辅助图元,操作繁琐。


        2.1.2对三维地质模型的运用
        (1)对模型可以任意剖切,生成地质剖面图。开挖模拟后的地质模型结合支护模型或者基础模型,可以清晰地了解基坑支护结构和基础底面处相应标高处的地质情况。方便设计人员对方案进行下一步的设计优化工作。
        (2)土石方开挖(填方)量的统计,BIM的一个最大的优势是模型的每个图元中都附带有详细的属性信息,其中当然也包括了体积信息。我们可以根据原始的三维地质模型建筑地坪的需要进行剪切,而所剪切出去的部分则为需开挖的土方量,而对于原始地形低于建筑地坪的范围可以进行整平。如此只需查看开挖部分或者回填部分体单元体积信息,即可获得开挖或回填的土石方量,甚至不同土(岩)层的开挖量,这使得土石方工程的造价预算计算更为精准。
        2.2在岩土工程设计上的运用
        2.2.1碰撞检测
        碰撞检测功能在BIM平台中是运用得最为广泛的功能之一,该模块可以验证我们设计方案的合理性,减少设计错误带来的成本浪费,同样在岩土专业中也用得上这个功能。如桩基础与持力层模型进行碰撞检测,可计算出桩群桩端进入持力层的深度,根据碰撞结果再调整桩长保证在满足设计要求的前提下,桩长按最经济的方案定,减少工程造价。
        2.2.2三维可视化与快速出图
        利用BIM平台强大的建模功能,对基坑支护平台进行详细的三维建模。在基坑设计方案的展示和评审中,三维模型的运用可以更好地让专家和业主了解到方案最终建成后的效果和整体的设计意图。将模型导入游戏引擎中进行渲染后,可以达到在模型中以第一人称视觉进行漫游的效果,可以从任意视角观察模型,并且模型附带材质,视觉效果直观。基坑前期出初步方案时,时间较为紧迫,留给技术人员计算出图的时间有限。设计方案经常修改,只要方案一变动,设计图中的平面图和剖面图就必须联动修改,设计人员通常须花很多时间在画图工作上。而在BIM平台上做设计和调整方案,可以提高技术人员的工作效率。复杂的基坑方案可以一次建模,多面出图:修改方案时直接修改三维模型,平面图和剖面图联动更新,避免以往剖面图修改了平面图上还没更新的情况,减少图纸的错误。
        2.2.3与其他专业联合设计
        BIM平台的出现使得建筑的多专业之间的联通与配合不再局限于平面图纸上,各专业设计人员可以依据统一的设计原始资料在同一个BIM平台上进行设计。模型结合了地质、基坑支护、基础和主体结构多个模型。通过多专业模型的整合和碰撞,消除不同专业之间的设计冲突,可最大限度地优化设计方案。当出现方案变更时,各专业人员可及时调整方案,实现多方协调工作的效果。
        3结束语
        BIM技术的推广须同时结合国家BIM相关技术标准制定,良好的市场需求,BIM 软件持续发展,企业积极配合。现今国家相关标准已在计划中,某些地方政府部门已制定相关政策,有针对性地强制使用BIM技术,甲方对BIM带来的效益也越来越肯定,这都表明BIM技术的广泛使用将成为趋势,作为企业须做好应对准备。
        参考文献
        [1]邓能兵,陶宏亮,蔡明俊.BIM技术在岩土工程中的应用[J].工程技术研究,2021,6(01):51-52.
        [2]颜鹏军.BIM技术在岩土工程中的应用研究[J].决策探索(中),2020(12):45-46.
        [3]郑豪,宁豪杰.BIM技术在岩土工程勘察中的应用[J].工程建设与设计,2020(21):181-183.
        [4]杨永文,王晓君,王峰.BIM技术在某岩土工程案例中的应用[J].地基处理,2020,31(04):307-311.
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