怎么解决岩土工程中的三维地质建模和分析问题？

2023/09/20

多年来，我国岩土工程建设一直较国外落后许多，存在很多亟待解决的问题。

诸如地质结构的复杂性、地质现象的不确定性、建设标准不统一、集成格式不一致，以及地质信息获取的有限性和地质数据的多源异构性等问题，这些问题的出现，使得岩土工程建设遭受严峻的挑战。

gINT-头图

随着三维地质建模技术的提升，城市地下空间建设和岩土工程设计和施工得到了很大的发展。

在三维建模技术出现以前，地质研究普遍采用平面图、剖面图及表格等二维地质资料形式来表达地下三维空间信息。相对于传统的二维地质数据表示方法，三维模型能够完整准确地表达复杂地质现象的边界条件及地质体内含的各种地质构造，直观地再现地质单元的空间展布及其相互关系，最大限度地提高地质分析的直观性和准确性。

接下来，我们来看看三维地质建模和分析中可以使用哪些软件，以及它们的功能和作用。

三维地质建模和分析软件

1.PlAXIS 2D

PLAXIS 2D是一款对岩土工程和岩石力学中的变形和稳定性进行二维分析的有限元软件。它提供方便的建模方式、先进的本构模型和计算方法，以模拟土和岩石的非线性、时间相关性和各向异性，计算土的静水压力及超静水压力，分析土与结构的相互作用。

PLAXIS 2D1

PLAXIS 在全球范围内被土木和岩土工程行业的顶级工程公司和机构所采用。应用领域涵盖开挖、路堤、地基，再到隧道掘进、采矿、石油天然气和储层岩石力学。

软件详情：PLAXIS 2D 二维岩土工程分析软件 | 岩石变形和安全分析

2.PLAXIS 3D

PLAXIS 3D 是一款用于分析岩土工程变形和稳定性的三维有限元软件。它提供方便的建模方式、先进的本构模型和计算方法，以模拟土和岩石的非线性、时间相关性和各向异性，计算土的静水压力及超静水压力，分析土与结构的相互作用。

PLAXIS 3D 三维岩土工程软件8

PLAXIS 3D还是一个用户友好的三维岩土工程软件，提供了灵活协同的几何建模、对施工过程进行真实模拟、强大可靠稳定的分析内核、全面细致的后处理，使其成为工程师岩土工程日常分析与设计的完整解决方案。

软件详情：PLAXIS 3D 三维岩土工程软件 | 岩土工程分析

3.PLAXIS LE

PLAXIS LE 是一款二维/三维极限平衡软件，可对土体或岩石边坡进行普通和复杂的岩土工程分析。各种来源的大量数据集均可快速解译导入，进行原型设计、分析和实现可视化。结合多个位置同时进行的空间稳定性分析，对大量场地开展全面分析。

PLAXIS LE3

软件详情：PLAXIS LE 二维/三维极限平衡软件 | 边坡稳定性分析

4.gINT

gINT 提供远超基本日志的强大功能。通过自定义报告，您能够使用图片、照片、图表和地图等任何方式，对地下数据进行报告和管理。该软件除了可以帮助您管理钻孔、测井日志、CPT 和地理物理日志，还可以创建围栅图、图片、表格和其他任何您能够想象到的报告。

gINT

软件详情：gINT 地下数据管理和报告软件

5. PLAXIS Designer

PLAXIS Designer 是一款三维岩土工程概念模型软件，专为岩土工程师而开发，它将弥合原始数据与概念模型之间的差距。PLAXIS Designer可实现地质建模、工程建造、几何拓扑、钻孔和地下水等设计，从而减少复杂场地的设计和分析的时间。

PLAXIS Designer-文章缩略图

软件详情：PLAXIS Designer 三维岩土工程概念模型软件 | 强大的三维概念设计功能

6.艾三维岩土建模插件

艾三维岩土建模插件是一款基于勘查项目原始数据，实现三维地质（地层、钻孔）模型创建和地层属性赋予的地质信息快速建模插件。插件除了便于后期工程信息查看与管理，还能实现模型与属性数据的联动变化。

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插件详情：艾三维岩土建模插件 | 基于地质信息快速建模

7.OpenRoads Designer

OpenRoads Designer 是一款功能完善、全面详细的设计应用程序，适用于勘测、排水、地下设施和公路设计，涵盖以往通过 InRoads、GEOPAK、MX 和 PowerCivil 提供的所有功能。

OpenRoads Designer封面

OpenRoads Designer 用途广泛，可用于大型项目或小型项目等各种类型的土木工程项目的各个阶段，适用于任何专业程度的用户。它可以轻松处理各种复杂任务，包括立交桥设计、环形交通枢纽设计、土地开发、污水和雨水管网设计，以及生成施工风险报告。

软件详情：OpenRoads Designer 公路设计软件 | 满足全生命周期需求

地质建模项目展示

城市轨道交通14号线工程串联福田中心区、清水河、布吉、横岗、龙岗大运新城、坪山中心区、坑梓、沙田等区域，覆盖深圳东部地区南北向交通需求走廊，是联系深圳中心区与东部组团的轨道交通快线，是支撑深圳东部发展轴的轨道交通骨干线，是支持深圳东进战略实施的重要交通保障。本线设计时速120km/h，将快速拉近深圳中心区与东部各组团间的时空距离，满足区域内以及组团间的快速通勤需求。

地铁十四号线地图

1.项目BIM咨询服务内容

在项目实施期间，我司主要负责项目区间BIM建模、地质BIM建模、工程量统计、4D施工模拟等内容，并提供驻场服务，协助项目疑难解决，推动项目进展。

1）采用Bentey软件搭建四联站到坳背站区间盾构隧道模型；

2）区间BIM建模：建立合计2.6公里的地铁区间LOD300精度的模型（起始点DK20+572到DK23+199）；

3）隧道BIM建模：从隧道起点开始，1.5米为一环，进行隧道建模；

4）地质BIM建模：建立地铁区间附近的地质模型，含每个地质层的项目信息（区间合计2.6公里周边）；

5）工程量统计：按照每1.5m一环的管片进行工程量统计；

6）4D施工模拟：盾构区间模型进行4D施工模拟（按照相关的施工进度计划文件模拟）。

2.项目成果展示

1）地质模型

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