中國是一個多山的國家,地質結構復雜,在交通建設中,為保障貫通,通常會進行隧道、翻山等等工程的建設。而除了軌道線路的選擇問題之外,我們還必須要面對地質信息的問題。那么BIM技術作為一個新技術,讓我們看看BIM技術在地質中的研究應用吧。
目前BIM技術運用最多的就是建筑行業,利用大數據,3D可視化技術,碰撞檢測等技術手段實現設計統一化,施工過程可視化,施工自動檢查,運營階段模擬等。從而提早發現設計不協調,優化設計方案,調整施工工序等,為項目的建設提供有力保障。而該類工程大多位于同一地質單元內,廠區均有多條縱橫斷面控制,地質模型較為簡。若能夠合理選用三維可視化軟件,根據水土參數信息建立3D空間地質模型,這樣可以讓設計人員清晰的看到地質概況,在進行結構設計時,能夠根據結構荷載,變形要求,巖土參數等合理選用構筑物,從而優化設計,減少設計變更情況的發生。
地質體和地質信息是三維地質建模的基礎,對地質體的認識,是建立在多種調查手段、勘探方法獲取的各種地質信息的匯總,即綜合地質信息。三維地質建模,就是利用軟件平臺,將地質體的所有地質信息在空間形態直觀反應。研究發現,三維地質建模的核心內容之一是構建地質層面,僅依靠鉆孔數據、地質界線等原始數據無法滿足要求,需要科學的空間插值。三維地質建模的總體思路是從點到線、面、體的空間發展延伸理念。
常用的三維地質建模主要有兩種實現方法:
第一種是根據原始勘察的點數據源直接建模,如觀測點產狀、巖性、構造信息,鉆孔、試坑分層信息,試驗和原位測試成果等;
第二種方法是利用二維線狀成果構造地質層面,完成體建模。
地質建模:
1、點鉆建模法該建模方法以現場地質勘察測繪原始點狀數據為基礎,主要有:觀測點(包含地層巖性分布、地質產狀、構造等),鉆探、挖探揭示的地層深度劃分,原位測試的動探和標貫數據等,室內巖、土、水等試樣的測試數據,將上述所有地質信息疊加到上一個BIM三維模型上,形成地質體三維模型。
根據勘察點數據源直接建模,其程序后臺的實現方法是通過對相鄰控制點的地層信息進行相互判別,判斷不同地層面的連接關系,同一地層連結成線,多個鉆孔間用插值運算連線,生成各自地層面,進而形成三維地質體。
2、剖切建模法目前二維設計過程中,傳統勘察手段獲取的地質成果資料主要通過地質平面圖和剖面圖進行表達,并配合工程地質報告進行說明。研究發現,二維平面圖中點狀地質信息(勘探點、產狀點、時代等),在二維和三維設計過程中都較易表達,且地質界線數量相對較少。
剖切建模法基于平縱橫斷面,首先將二維平面與剖面的地質界線進行三維空間投影換算,并在三維空間進行地質屬性匹配,配合其他輔助剖面等信息,完成地質層面建立。根據地質層面的空間分布,結合模型邊界范圍與封底高程,完成三維地質體建立。
3、特殊地質體建模自然界中的地質現象和地質體由于其空間形態的復雜性、非線性和不規則性,存在部分實體難以用較規則幾何算法或曲面直接表現,針對特殊地質現象和地質體,分析其特殊性,采用單獨建模方法。對褶皺、斷層、滑坡、溶洞、透鏡體等特殊地質現象和地質體進行說明。
褶皺的地質建模主要受樞紐、軸面產狀及兩翼地層巖性和產狀的控制。
斷層建模應分析斷層產狀、兩盤地層分布,并在后臺處理斷層與地層的相互切割關系。
滑坡建模主要由平面形態、主軸、橫斷面控制,并在自然界中經常遇到多次分級滑動的滑坡,各級滑坡存在相互覆蓋和切割關系,對三維建模帶來困難。當滑坡體分布于整個地質模型邊界時,模型邊界范圍與滑坡體發生切割關系,即僅有部分滑體位于模型范圍內,建模時應單獨考慮。
溶洞(土洞) 建模時,根據勘探成果首先完成斷面設計,且不同位置斷面幾何形態不同,再確定洞軸線空間分布,溶洞模型就是不同斷面沿軸線的空間掃略。完成幾何建模后,按溶洞實際充填情況和物質種類進行溶洞充填。
簡單透鏡體可在空間按近似橢圓盤建模,復雜透鏡體建模與溶洞類似,先確定斷面形態,后在空間掃略。
而目前看來,BIM技術在建筑工程中的應用大多集中在上部結構物的設計施工中,如何將BIM技術應用到此類工程的地下工程或巖土工程勘察階段,是一個仍需討論的問題。目前三維建模可以做較為簡單的地質模型,較為復雜的地質模型則需要拆解分析之后,再進行整合分析,這就要求在未來,相應的地質工程BIM軟件應該形成統一的作業格式,便于各相關專業之間的信息數據傳遞和共享,相關專業人員也應掌握和使用軟件,從而促進BIM技術在工程地質行業的技術革新與長足發展。
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