BIM技術(shù)在巖質(zhì)邊坡三維建模中的應(yīng)用研究

朱兆鵬，安峻岐，孔德超，陳聰穎

(吉林建筑大學(xué) 測繪與勘查工程學(xué)院，吉林 長春 130118)

0 前 言

我國2/3的國土為山地，隨著生態(tài)資源、土地資源的有限性與社會生產(chǎn)、生活發(fā)展需求之間的矛盾加劇，復(fù)雜、復(fù)合和超高邊坡工程不斷涌現(xiàn)，邊坡工程的系統(tǒng)性和復(fù)雜性與日劇增，從而使邊坡工程的社會效應(yīng)越來越強(qiáng)[1]。BIM技術(shù)將工程項目各種信息整合于一個三維模型信息數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計團(tuán)隊、施工單位、設(shè)施運營部門和業(yè)主等各方人員可以基于BIM平臺進(jìn)行協(xié)同工作，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用[2～4]。在BIM技術(shù)蓬勃發(fā)展的形勢下，應(yīng)用BIM技術(shù)對邊坡穩(wěn)定性分析與變形監(jiān)測、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、邊坡景觀設(shè)計等問題進(jìn)行研究是必然趨勢。

BIM理念的核心是工程項目三維信息模型。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用于邊坡工程領(lǐng)域的首要任務(wù)是建模。本文以某巖質(zhì)邊坡為研究對象，探討巖質(zhì)邊坡BIM建模的基本流程和方法。

1 選擇建模軟件

目前，BIM的商業(yè)化軟件眾多，應(yīng)用較廣泛的包括Revit、Civil 3D等。其中，Civil 3D是一款面向基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的專業(yè)軟件，相較于同版本的Auto CAD，Civil 3D 軟件的構(gòu)架更好，不僅包含其所有功能，在此基礎(chǔ)上還具備三維動態(tài)設(shè)計優(yōu)勢，并且擁有強(qiáng)大的曲面編輯、放坡等功能[3]，可以實現(xiàn)復(fù)雜工程的建模，使用者可以通過三維視圖更直觀、更清晰地看到設(shè)計效果，加快設(shè)計理念的實現(xiàn)，所以選取Civil 3D作為創(chuàng)建邊坡BIM模型軟件。

2 巖質(zhì)邊坡BIM建模技術(shù)流程

1)生成地層層面。根據(jù)邊坡勘察成果資料，利用Civil 3D生成地表面和地層層面。

2)創(chuàng)建地層實體。選中地表面進(jìn)入實體選項，利用“從曲面提取實體”命令，從上至下依次生成地層實體。

3)利用點云數(shù)據(jù)創(chuàng)建坡面。結(jié)合Civil 3D使用點云數(shù)據(jù)可直接創(chuàng)建曲面的優(yōu)勢，利用坡面點云數(shù)據(jù)生成邊坡坡面。將Civil 3D支持的.rcs或.rcp文件在軟件中打開，得到初步點云，從點云創(chuàng)建曲面，生成三角網(wǎng)，按需要簡化三角形，進(jìn)而從曲面生成實體。

4)生成邊坡三維模型。將地層實體和曲面生成實體按實際點坐標(biāo)拼接，運用布爾運算，差集得到邊坡三維模型，如圖1～2所示。

圖1 邊坡三維模型(透視圖)

圖2 邊坡三維模型(實體圖)

3 結(jié) 論

應(yīng)用BIM技術(shù)解決邊坡工程問題的前提是建立合理有效的邊坡BIM模型。本文基于BIM主流軟件Civil 3D，利用其在建立三維實體模型方面的優(yōu)勢，探討了邊坡工程BIM建模的基本技術(shù)流程，為后期進(jìn)行穩(wěn)定性分析與支護(hù)方案設(shè)計提供保障。需要注意的是，本文所研究邊坡內(nèi)部并不存在大型節(jié)理、斷層等構(gòu)造面，并且可以嘗試在邊坡模型內(nèi)部增加構(gòu)造面，從而建立更加復(fù)雜且符合實際的三維邊坡模型。

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