羅霄

（貴州黔源地質勘查設計有限公司，貴陽550000）

1 引言

巖土勘察工作是國家基礎建設中非常重要的一環(huán)，同時準確直觀的勘察成果是保障工程建設質量以及安全性的前提【1】，目前，巖土勘察結果往往是以二維圖紙的形式呈現，不夠直觀、可讀性差。為了使巖土工程的勘察結果更加準確直觀，有必要采用先進的信息技術使巖土勘察成果能實現三維可視化。BIM技術是一種新的工程建設理念，在建筑工程方面應用較多，而在巖土工程領域的應用才剛剛起步。也可以說，BIM技術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問題，比如，缺乏巖土工程勘察所需要的完整系統框架、缺乏適用于現場作業(yè)流程的落地解決方案等，這就使BIM技術的數字化協同管理思想并未能夠在巖土勘察期內充分體現出來。近年來，國內部分研究人員針對BIM技術在巖土工程勘察中的應用提出了部分解決方案，但是多數方案僅僅處于構思階段，并未能產生實際的效益。因此，研究BIM理念在巖土勘察結果三維可視化方面的應用具有十分重大的意義。

2 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同性、信息缺乏時效性、勘察成果共享性差等問題【2】。

2.1 管理缺乏協同性

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調，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據庫中，以便于勘察方與設計方的溝通協調。

2.2 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較大的偏差【3】，使我國傳統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。

2.3 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，影響工程建設質量。

3 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。

經過調研分析可知，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的設計環(huán)境【4】。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。

4 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【5】，巖土勘察過程中使用BIM技術能夠充分了解該工程的地質模型、鉆孔位置及水位線等詳細信息，進而全方位、多角度、立體化地展現巖土勘察過程中的各個環(huán)節(jié)，并有效提高工程勘察質量。

BIM理念應用在巖土工程勘察過程中有著完備性、關聯性以及可視化等諸多優(yōu)勢，如圖1所示。

4.1 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、地質圖、地形圖、物探數據、化探數據、工程勘察數據、水文地質數據等大量的工程信息。

圖1 BIM技術在巖土勘察中應用的優(yōu)勢

4.2 關聯性

BIM技術能夠有效關聯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，某一項信息數據出現問題或者被修改之后，在后臺與之相關聯的信息也會進行自動更新，進而形成新的關系網。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據庫中，也便于勘察成果與設計方的溝通，增強了兩者之間的關聯性。

4.3 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、協調性和可出圖性等優(yōu)勢，對巖土勘察中出現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。

5 BIM技術在勘察成果三維可視化中的應用

5.1 三維地質模型建立

本文對某工程的勘察成果可視化展開了探討，該工程共有234個鉆孔，將鉆孔信息導入到BIM軟件，并利用每個鉆孔的坐標和高程信息繪制出其地質輪廓，如圖2所示。

圖2 某工程三維地質模型

與傳統的二維地質剖面圖和斷面圖相比，三維地質圖更加形象，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、土層厚度和連續(xù)情況，從而實現了巖土勘察中地層信息的可視化。

5.2 地質模型信息化

利用BIM技術還可以將地層的參數信息儲存，并隨時讀取。與此同時，BIM模型是將各土層的所有參數融合在一個模型。設計人員沒有必要在地質剖面圖、平面圖及表格之間循環(huán)切換來讀取參數，在很大程度上提高了工作效率，減少了出錯的可能性。比如，在傳統的二維地質剖面圖中，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任一點的水量分布情況。BIM模型就可以將各土層的參數信息進行計算，得到整個空間內的土體含水量分布情況（見圖3），這就使得巖土勘察結果更加準確，也為減小工程建設風險打下了堅實的基礎。

圖3 地層含水量分析結果

6 結語

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信息儲存，并隨時讀取，同時BIM模型是將各土層的所有參數融合在一個模型。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。