一、Civil 3D地質建模方法
Civil 3D為土木工程BIM 軟件,其主要用于道路、管線設計,Civil 3D無巖土專業模塊,借助Civil 3D中的路線設計功能,將二維地質界面轉化為空間三維曲線,作為生成地質界面的特征線。Autodesk geotechnical module,是一家叫做Keynetix的英國公司開發的模塊,在Civil
3D上運作,從工地鉆探數據輸入起,應用于鉆探孔、土層等之數據管理,到3D展示及圖說制作。通過此方法,能有效的綜合利用鉆孔信息與人工經驗、地質調繪及物探剖面等多種信息。地質模型的建立主要分為以下幾個步驟:
1、整理地勘數據資料,將數據整理成地質模塊建模所需類型;
2、整理各鉆孔位置的三維坐標表
3、整理各鉆孔的空間方位角數據表
4、整理各鉆孔下的巖層分類及各巖層厚度數據表
5、通過地質模塊插件Autodesk geotechnical module,分組導入整理好的各個勘探控制點數據信息表,生成各地質層地質曲面。
二、CATIA地質建模方法
CATIA軟件具有強大的曲面建模功能,模型邊界光滑,并且支持交互式工程圖,
可承擔多專業、多層次(巧部、網絡、License)協同設計。在構建三維地質模型時主要用到CATIA的如下四個模塊:
構建BIM應用的三維地質模型需要地形圖、鉆孔數據、地質構造、地理信息等數據,最終將所有數據呈現到模型上。
(1)獲取地形圖
SketchUP是建筑行業中常用的3D建模軟件,該軟件功能強大,可以快速、精準地生成三維地形圖。根據測繪資料,在SketchUP的3D模型庫中添加并抓取遙感影像圖,根據實際精度需要生成三維地形圖。
(2)生成地形剖面圖
抓取三維地形后,根據實際精度需要對三維地形圖進行處理,生成地形剖面圖,并將生成的地形數據導入AutoCAD中。
(3)轉換三維地形數據
對三維地形圖進行修正整理,刪除冗余地形數據。整理完成后,通過接口程序轉換數據類型成CATIA的ASCii接口格式。
(4)生成三維地質模型
把轉換后的三維地形數據導入CATIA中,通過Mesh Creation功能創建三維地質網格(mesh)圖形。創建后的模型會有一定的數據缺失,需要對其進行補全,這樣就使得地形圖連貫成最終想要的結果。
三、理正勘察三維地質建模
理正勘察三維地質軟件結合三維地學研究理念和技術的最新進展,集三維地質模型創建、模型仿真展現、工程地質問題三維分析應用為一體的軟件系統。根據鉆孔、地質平面圖、縱斷面圖、剖面圖等多源數據創建生成包含多種地質要素(如地表地形、斷層、褶皺巖層、溶洞等)的復雜三維工程地質模型。并可實現任意剖切;基坑、基樁、隧道、路塹刷坡等工程活動的模擬開挖;土方量估算等工作??膳cCivil 3D系列軟件進行數據互通。
(一)自動連層建模法
一般應用于簡單場地地質模型的建立,已知信息主要是鉆孔和剖面圖,由于地層關系簡單,所以可由軟件自動快速建立模型。建模步驟:
1、導入鉆孔數據;
2、導入剖面圖數據;
3、設置建模參數,可一鍵生成地質三維模型。
(二)復雜層面手工建模法
主要應用于復雜場地建模,由于地層連層情況復雜,無法通過軟件算法完成快速建模,必需綜合考慮各種勘測信息,再由人工判斷和修改,形成地層面(包括上表面,下表面,斷層面,褶皺面,風化面等等),最后再形成三維地質體。在這種建模方法中,已知信息主要包括DEM數據、等高線數據、工點平面圖、縱斷面圖和鉆孔數據,要求體現巖層的分布特點,建模過程中能靈活的編輯修改。建模步驟:
1、導入DEM數據(TIFF格式)生成地表模型
2、導入鉆孔數據
3、導入工點平面圖并進行處理
4、導入縱斷面圖并進行處理
5、生成層面
6、編輯層面
7、生成三維實體模型
四、應用數值分析軟件建立地質模型的方法
(一)sufer
sufer是一款強大的三維圖形繪制軟件,廣泛使用于地質領域,具有的強大插值功能和繪制圖件能力。Civil 3D可以通過“導出DEM”的方式,將三維地質模型的曲面文件,通過導出的DEM數據完整描繪,使用較大的密度進行描繪,還原度很高。
通過軟件的三維表面生成功能,將三維地質模型的地形和地層界面展現。
通過sufer的均分功能,可以將每個曲面的數據文件再導出為均布的高程點,這種數據能夠讓對DEM原文件支持較為困難的數值分析軟件有效利用,可以建立起有效的曲面模型,如ANSYS等。
(二)COMSOL
COMSOL Multiphysics是多物理場耦合和仿真的重要軟件,在多場耦合方面具有顯著優勢??梢酝ㄟ^“導入DEM”方式將上文提到的DEM文件導入,在“全局空間”創建“elev”函數,在下面的集合定義中使用,也可使用sufer進行重均分的數據文件建立參數化面。
(三)MIDAS
MIDAS是面向工程建設行業土木結構等領域,提供專業數值分析的軟件??梢酝ㄟ^ Civil 3D中曲面提取等高線對象等方式,將模型數據進行高度利用。本文實例部分利用 MIDAS展現了模型交互的功能。
(四)FLAC3D
FLAC3D是目前巖土領域最為權威的仿真計算軟件之一,提供專業的有限差數值分析功能。模型可以通過上文提到的MIDAS或者ANSYS等軟件進行處理,再導入FLAC3D之中進行科學計算。
五、地質BIM模型的應用
1、三維地層的可視化;
2、地層等相關屬性的可視化查詢;
3、任意點地層柱狀的提??;
4、任意地質剖切面、平切面生成;
5、任意的地質開挖和剖切;
6、任意地質體體積算量,指導基礎設計和土方開挖作業;
7、地質滑坡提前預判。
工程地質BIM模型創建的4種方法
文章來源:掌上BIM
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