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2019-08-02

工程地质BIM模型创建的4种方法

作者: 艾三维 来源: 艾三维软件 发布日期: 2019.01.18
一、Civil 3D地质建模方法
Civil 3D为土木工程BIM 软件,其主要用于道路、管线设计,Civil 3D无岩土专业模块,借助Civil 3D中的路线设计功能,将二维地质界面转化为空间三维曲线,作为生成地质界面的特征线。Autodesk geotechnical module,是一家叫做Keynetix的英国公司开发的模块,在Civil 3D上运作,从工地钻探数据输入起,应用于钻探孔、土层等之数据管理,到3D展示及图说制作。通过此方法,能有效的综合利用钻孔信息与人工经验、地质调绘及物探剖面等多种信息。地质模型的建立主要分为以下几个步骤:
1、整理地勘数据资料,将数据整理成地质模块建模所需类型;
工程地质BIM模型创建的4种方法
工程地质BIM模型创建的4种方法
工程地质BIM模型创建的4种方法
地勘原始数据
2、整理各钻孔位置的三维坐标表
工程地质BIM模型创建的4种方法
工程地质BIM模型创建的4种方法
3、整理各钻孔的空间方位角数据表
工程地质BIM模型创建的4种方法
工程地质BIM模型创建的4种方法
4、整理各钻孔下的岩层分类及各岩层厚度数据表
工程地质BIM模型创建的4种方法
工程地质BIM模型创建的4种方法
5、通过地质模块插件Autodesk geotechnical module,分组导入整理好的各个勘探控制点数据信息表,生成各地质层地质曲面。
二、CATIA地质建模方法
CATIA软件具有强大的曲面建模功能,模型边界光滑,并且支持交互式工程图,
可承担多专业、多层次(巧部、网络、License)协同设计。在构建三维地质模型时主要用到CATIA的如下四个模块:
工程地质BIM模型创建的4种方法
工程地质BIM模型创建的4种方法
构建BIM应用的三维地质模型需要地形图、钻孔数据、地质构造、地理信息等数据,最终将所有数据呈现到模型上。
(1)获取地形图
SketchUP是建筑行业中常用的3D建模软件,该软件功能强大,可以快速、精准地生成三维地形图。根据测绘资料,在SketchUP的3D模型库中添加并抓取遥感影像图,根据实际精度需要生成三维地形图。
工程地质BIM模型创建的4种方法
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(2)生成地形剖面图
抓取三维地形后,根据实际精度需要对三维地形图进行处理,生成地形剖面图,并将生成的地形数据导入AutoCAD中。
工程地质BIM模型创建的4种方法
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(3)转换三维地形数据
对三维地形图进行修正整理,删除冗余地形数据。整理完成后,通过接口程序转换数据类型成CATIA的ASCii接口格式。
工程地质BIM模型创建的4种方法
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(4)生成三维地质模型
把转换后的三维地形数据导入CATIA中,通过Mesh Creation功能创建三维地质网格(mesh)图形。创建后的模型会有一定的数据缺失,需要对其进行补全,这样就使得地形图连贯成最终想要的结果。
工程地质BIM模型创建的4种方法
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三、理正勘察三维地质建模
理正勘察三维地质软件结合三维地学研究理念和技术的最新进展,集三维地质模型创建、模型仿真展现、工程地质问题三维分析应用为一体的软件系统。根据钻孔、地质平面图、纵断面图、剖面图等多源数据创建生成包含多种地质要素(如地表地形、断层、褶皱岩层、溶洞等)的复杂三维工程地质模型。并可实现任意剖切;基坑、基桩、隧道、路堑刷坡等工程活动的模拟开挖;土方量估算等工作。可与Civil 3D系列软件进行数据互通。
(一)自动连层建模法
一般应用于简单场地地质模型的建立,已知信息主要是钻孔和剖面图,由于地层关系简单,所以可由软件自动快速建立模型。建模步骤:
1、导入钻孔数据;
工程地质BIM模型创建的4种方法
工程地质BIM模型创建的4种方法
2、导入剖面图数据;
3、设置建模参数,可一键生成地质三维模型。
工程地质BIM模型创建的4种方法
工程地质BIM模型创建的4种方法
(二)复杂层面手工建模法
主要应用于复杂场地建模,由于地层连层情况复杂,无法通过软件算法完成快速建模,必需综合考虑各种勘测信息,再由人工判断和修改,形成地层面(包括上表面,下表面,断层面,褶皱面,风化面等等),最后再形成三维地质体。在这种建模方法中,已知信息主要包括DEM数据、等高线数据、工点平面图、纵断面图和钻孔数据,要求体现岩层的分布特点,建模过程中能灵活的编辑修改。建模步骤:
1、导入DEM数据(TIFF格式)生成地表模型
工程地质BIM模型创建的4种方法
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2、导入钻孔数据
工程地质BIM模型创建的4种方法
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3、导入工点平面图并进行处理
工程地质BIM模型创建的4种方法
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4、导入纵断面图并进行处理
工程地质BIM模型创建的4种方法
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5、生成层面
工程地质BIM模型创建的4种方法
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6、编辑层面
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7、生成三维实体模型
工程地质BIM模型创建的4种方法
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四、应用数值分析软件建立地质模型的方法
(一)sufer
sufer是一款强大的三维图形绘制软件,广泛使用于地质领域,具有的强大插值功能和绘制图件能力。Civil 3D可以通过“导出DEM”的方式,将三维地质模型的曲面文件,通过导出的DEM数据完整描绘,使用较大的密度进行描绘,还原度很高。
工程地质BIM模型创建的4种方法
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通过软件的三维表面生成功能,将三维地质模型的地形和地层界面展现。
工程地质BIM模型创建的4种方法
工程地质BIM模型创建的4种方法
通过sufer的均分功能,可以将每个曲面的数据文件再导出为均布的高程点,这种数据能够让对DEM原文件支持较为困难的数值分析软件有效利用,可以建立起有效的曲面模型,如ANSYS等。
(二)COMSOL
COMSOL Multiphysics是多物理场耦合和仿真的重要软件,在多场耦合方面具有显著优势。可以通过“导入DEM”方式将上文提到的DEM文件导入,在“全局空间”创建“elev”函数,在下面的集合定义中使用,也可使用sufer进行重均分的数据文件建立参数化面。
工程地质BIM模型创建的4种方法
工程地质BIM模型创建的4种方法
(三)MIDAS
MIDAS是面向工程建设行业土木结构等领域,提供专业数值分析的软件。可以通过 Civil 3D中曲面提取等高线对象等方式,将模型数据进行高度利用。本文实例部分利用 MIDAS展现了模型交互的功能。
(四)FLAC3D
FLAC3D是目前岩土领域最为权威的仿真计算软件之一,提供专业的有限差数值分析功能。模型可以通过上文提到的MIDAS或者ANSYS等软件进行处理,再导入FLAC3D之中进行科学计算。
五、地质BIM模型的应用
1、三维地层的可视化;
工程地质BIM模型创建的4种方法
工程地质BIM模型创建的4种方法
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2、地层等相关属性的可视化查询;
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3、任意点地层柱状的提取;
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4、任意地质剖切面、平切面生成;
工程地质BIM模型创建的4种方法
图 隧道穿越模型
5、任意的地质开挖和剖切;
工程地质BIM模型创建的4种方法
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6、任意地质体体积算量,指导基础设计和土方开挖作业;
工程地质BIM模型创建的4种方法
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7、地质滑坡提前预判。
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来源掌上BIM

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