CN114741749A - 一种基于bim技术计算复杂地质地形土石比的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法，该方法首先对基坑开挖前后的地形图进行处理，导入三维软件创建基坑开挖前后的地形模型；其次创建勘探孔模型，采集基底处勘探孔高程数据；再针对勘探孔数据进行分析，统计每种类别土的长度；最后分类累加土的长度，计算出不同土种类的土石比。本发明实现在勘察单位出具的岩土工程勘察报告没有提供土石比数据的情况下，能快速确定基坑开挖范围内的土石比；土石比的快速确定能推进施工单位和建设单位就土石方工程施工图预算达成一致，完成施工准备期工作，推动工程顺利开展。
Description
技术领域
本发明涉及公路工程领域，具体的说，是涉及一种基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法。
背景技术
在公路工程中，路基工程需要进行土石方开挖及回填工作，其中对于确定土石方挖掘区域的土石比是一项重要工程，同时也是公路工程成本核算的重要指标。
目前国内确定土石比的方法之一，采用BIM岩层模型法，其基本思路是建立原始场地三维曲面模型和路基挖掘三维曲面模型，对比计算挖掘方量，再根据岩层三维数据，建立岩层三维曲面模型，计算岩土挖掘方量，从而计算出土石比。但是BIM岩层模型法计算出的土石比不准确，因为在地质地形复杂地区，岩层与土层在垂直方向、水平方向往往是交错分布，一个场地需要建立多个三维模型，建模复杂，通过岩土挖掘方量计算土石比不精确。
确定土石比还可以通过勘察单位提供土石方施工区域的土石比数据，但勘察单位提供土石方施工区域的土石比数据与挖方土石比数据存在差异，因为勘探单位提供的土石比是整个土石方施工区域，其土石比数据不仅仅包含挖方区域，也包含填方区域。
而且有时勘察单位出具的《岩土工程勘察报告》没有提供土石比数据，等待勘察单位提供权威的土石比数据往往会浪费大量的时间，导致项目开发周期延长，损失经济利益。
以上问题，值得解决。
发明内容
为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法。
本发明技术方案如下所述：
一种基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法，包括以下步骤：
S1、通过原始地形模型和基底地形模型获得挖掘区域；
S2、创建挖掘区域内的勘探孔模型；
S3、获取勘探孔在基底以上的长度，以及该范围内不同种类土的长度；
S4、利用统计学计算挖掘区域内勘探孔的土石比。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述步骤S1包括：
S101、在三维软件中，创建原始地形模型；
S102、在三维软件中，创建基底地形模型，与原始地形模型叠合；
S103、改变颜色，对比两个模型获得挖掘区域。
进一步的，所述原始地形模型的数据源于《岩土工程勘察报告》，该数据包括原始地形的三维坐标数据和勘探孔的坐标、高程数据。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述基底地形模型的数据源于路基工程设计方案，该数据包括基底标高、开挖边界、坡顶标高、坡脚标高和坡度。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述步骤S103包括：
S1031、修改基底地形模型的材质，使其显示出与原始地形模型不同的颜色，两种
不同颜色的模型叠合出基坑开挖前后的地形模型；
S1032、通过颜色对比得知挖掘区域。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述步骤S2包括：
S201、按照原始地形模型的勘探孔的坐标、高程数据，创建勘探孔模型柱；
S202、记录挖掘区域内的勘探孔模型柱，并对其进行编号，包括勘探孔K1、勘探孔K2、……、勘探孔Kn，其中n为自然数。
进一步的，所述勘探孔模型柱为圆柱，其直径大小为120～180毫米。
更进一步的，所述勘探孔模型柱的直径为150毫米。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述步骤S3包括：
S301、隐藏原始地形模型，显示基底地形模型和勘探孔模型；
S302、对比基底地形模型和勘探孔模型，获得挖掘区内的勘探孔的孔口处标高H、与其对应的基底横截面处标高H’；计算挖掘区内每个勘探孔在基底以上的长度Ln＝Hn-Hn’，n为自然数，代表勘探孔的序号；
S303、查阅《土的工程分类标准》和《岩土工程勘察报告》；
S304、获得挖掘区内所有勘探孔在基底以上的不同土种类，包括土种类Ⅰ、土种类Ⅱ、土种类Ⅲ、土种类Ⅳ、土种类Ⅴ、土种类Ⅵ、土种类Ⅶ和土种类Ⅷ；S305、分开记录不同编号勘探孔的不同土种类的长度。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述步骤S4包括：
S401、将挖掘区内所有勘探孔的相同土种类的长度相加，得到每种土的总长度Zm，m代表土种类；
S402、计算挖掘区内所有勘探孔在基底以上的总长度和L总＝L1+……+Ln。
S403、计算不同土种类的土石比：每种土的总长度Zm/勘探孔的总长度和L总。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于：
本发明采用BIM技术对原始地形和路基工程设计的基底地形分别进行建模、比对，创建挖掘范围内的勘探孔三维模型，并精确获取挖掘区域勘探孔在基底处的高程，从而根据勘探孔内的岩土分布计算路基挖掘区域内的不同种类土的土石比，解决勘察单位提供土石方工程施工区域的土石比数据与挖方土石比数据存在差异的问题；
本发明计算获取的土石比数据的精确度不因地质复杂降低，也不随原始地貌和路基基底曲面复杂而增加计算难度，能解决BIM岩层模型法土石比计算不精确，建模复杂的难题；
本发明能够针对复杂基底地形，很方便地获取基底勘探孔处高程，在勘察报告没有土石比数据的情况下，快速确定基坑开挖范围内的土石比，推进施工单位和建设单位就土石方工程施工图预算达成一致，完成施工准备期工作，推动工程顺利开展，节省施工准备期时间，缩短项目周期，提高经济效益。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法，包括以下步骤：
S1、通过原始地形模型和基底地形模型获得挖掘区域；
S2、创建挖掘区域内的勘探孔模型；
S3、获取勘探孔在基底以上的长度，以及该范围内不同种类土的长度；
S4、利用统计学计算挖掘区域内勘探孔的土石比。
本方案所述的BIM(Building Information Modeling)技术指的是建筑信息模型技术，是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，是用来形容以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。
在一个实施例中，步骤S1、通过原始地形模型和基底地形模型获得挖掘区域包括：
S101、在三维软件中，创建原始地形模型；
原始地形模型的数据源于《岩土工程勘察报告》，该数据包括原始地形的三维坐标数据和勘探孔的坐标、高程数据；例如借助revit软件，打开revit软件，将项目单位设置为米，并将视图转到“场地”平面；选中项目测量点和项目原点，解开锁定，输入项目原点和测量点的坐标数据；注意项目原点和测量点宜设置为勘探孔坐标点。
选择插入原始地形图，对其方式为自动-原点对原点，单位为毫米；Revit软件载入原始地形图后，注意检查地形图基点与项目基点是否重合，若不重合，应将地形图解锁后，将地形图基点手动移动至项目基点，并锁定原始地形图。选择“体量和场地”菜单栏，点击地形表面；进入地形表面创建，根据原始地形图上的勘探孔高程和地表高程，通过放置点的方式创建原始地形模型。
S102、在三维软件中，创建基底地形模型，与原始地形模型叠合；
基底地形模型的数据源于路基工程设计方案，该数据包括基底标高、开挖边界、坡顶标高、坡脚标高和坡度等信息；
将路基工程设计方案的基底地形CAD图纸载入已创建的原始地形模型中，对其方式为自动-原点对原点，单位为毫米；Revit软件载入基底地形CAD图后，注意检查基底地形图基点与项目基点是否重合，若不重合，应将地形图解锁后，将地形图基点手动移动至项目基点，并锁定基底地形图；在revit软件中选择“体量和场地”菜单栏，点击地形表面；进入地形表面创建，根据基底地形CAD图纸上的坐标高程，通过放置点的方式创建基底地形模型；注意该过程将已创建好的原始地貌地形模型临时隐藏，避免影响基底地形模型的创建。
S103、改变颜色，对比两个模型获得挖掘区域，且该步骤包括：
S1031、修改基底地形模型的材质，使其显示出与原始地形模型不同的颜色，两种不同颜色的模型叠合出基坑开挖前后的地形模型；
S1032、通过颜色对比得知挖掘区域；
具体地，选择基底地形模型，编辑其属性，修改基底地形模型的材质，改变基底地形模型的颜色，使其与原始地形模型的颜色不同，两种不同颜色的模型叠合出基坑开挖前后的地形模型；将视图转到三维视图，对比不同颜色后可得到原始地形模型凸出基底地形模型的部分，为挖掘区域；相反地，原始地形模型凹于基底地形模型的部分，则为回填区域。
在一个实施例中，步骤S2、创建挖掘区域内的勘探孔模型包括：
S201、按照原始地形模型的勘探孔的坐标、高程数据，创建勘探孔模型柱；
具体地，将视图转到“楼层平面图”，临时隐藏基底地形模型，按照原始地形图中勘探孔的位置创建勘探孔模型柱，勘探孔模型柱为圆柱，其直径大小为120～180毫米，本实施例将勘探孔模型柱的直径定为150毫米，直径太小不易观察，太大影响勘探孔基地处的高程精度，以便在三维模型中显示出勘探孔的位置、高程以及贯穿地形等信息；
选择“结构”菜单栏，选择柱-圆柱，创建柱，柱高应大于挖掘区域的深度，且贯穿基坑开挖前后的地形模型；将视图转到“三维”视图，显示所隐藏的模型，在三维视图中就能看到带有勘探孔模型柱的基坑开挖前后的地形模型。
S202、记录挖掘区域内的勘探孔模型柱，并对其进行编号，包括勘探孔K1、勘探孔K2、……、勘探孔Kn，其中n为自然数。
步骤S3包括：
S301、隐藏原始地形模型，显示基底地形模型和勘探孔模型；
S302、对比基底地形模型和勘探孔模型，获得挖掘区内的勘探孔的孔口处标高H、与其对应的基底横截面处标高H’；计算挖掘区内每个勘探孔在基底以上的长度Ln＝Hn-Hn’，n为自然数；
具体地，在三维视图中，隐藏原始地形模型，显示基底地形模型及勘探孔模型，选择注释菜单栏中的高程点，将鼠标按照勘探孔编号，依次标注基底横截面处各勘探孔的高程，并将其记录，如表所示：
从而可得，勘探孔K1的长度L1＝H1-H1’，……，勘探孔Kn的长度Ln＝Hn-Hn’。S303、查阅《土的工程分类标准》和《岩土工程勘察报告》；
具体地，《土的工程分类标准》记载有下表：
《岩土工程勘察报告》中的钻孔柱状图记录有勘探孔全长范围内土的类别及长度。
S304、获得挖掘区内所有勘探孔在基底以上的不同土种类，包括土种类Ⅰ、土种类Ⅱ、土种类Ⅲ、土种类Ⅳ、土种类Ⅴ、土种类Ⅵ、土种类Ⅶ和土种类Ⅷ；
将编号勘探孔与《土的工程分类标准》和《岩土工程勘察报告》记载的内容比对，得到编号勘探孔内基底以上土的类别及长度。
S305、分开记录不同编号勘探孔的不同土种类的长度。
具体地，依据已测得的基底处勘探孔高程，将其高程分别描绘在对应编号的工程地质剖面图上，然后将每个勘探孔截面以上每种土的长度统计出来，例如：
勘探孔K1基底横截面以上有8种类别的土，长度分别为Ⅰk1、Ⅱk1、……Ⅷk1；
勘探孔K2基底横截面以上有8种类别的土，长度分别为Ⅰk2、Ⅱk2、……Ⅷk2；
……；
勘探孔Kn基底横截面以上有8种类别的土，分别为Ⅰkn、Ⅱkn、……Ⅷkn；
步骤S4包括：
S401、将挖掘区内所有勘探孔的相同土种类的长度相加，得到每种土的总长度Zm，m代表土种类，例如：
土种类Ⅰ的长度ZⅠ＝Ⅰk1+Ⅰk2+……+Ⅰkn；
土种类Ⅱ的长度ZⅡ＝Ⅱk1+Ⅱk2+……+Ⅱkn；
……；
土种类Ⅷ的长度ZⅧ＝Ⅷk1+Ⅷk2+……+Ⅷkn；
S402、计算挖掘区内所有勘探孔在基底以上的总长度和L总＝L1+……+Ln；
S403、计算不同土种类的土石比：每种土的总长度Zm/勘探孔的总长度和L总，例如：
土种类Ⅰ的土石比＝(ZⅠ/L总)×100％；
土种类Ⅱ的土石比＝(ZⅡ/L总)×100％；
土种类Ⅲ的土石比＝(ZⅢ/L总)×100％；
土种类Ⅳ的土石比＝(ZⅣ/L总)×100％；
土种类Ⅴ的土石比＝(ZⅤ/L总)×100％；
土种类Ⅵ的土石比＝(ZⅥ/L总)×100％；
土种类Ⅶ的土石比＝(ZⅦ/L总)×100％；
土种类Ⅷ的土石比＝(ZⅧ/L总)×100％；
且上述所有土种类的土石比相加等于100％。
因此，本发明提出采用BIM技术快速确定复杂地形土石比数据的方法，该方法首先对基坑开挖前后的地形图进行处理，导入三维软件创建基坑开挖前后的地形模型；其次创建勘探孔模型，采集基底处勘探孔高程数据；再针对勘探孔数据进行分析，统计每种类别土的长度；最后分类累加土的长度，计算出不同土种类的土石比。
本发明实现在勘察单位出具的《岩土工程勘察报告》没有提供土石比数据的情况下，能快速确定基坑开挖范围内的土石比；土石比的快速确定能推进施工单位和建设单位就土石方工程施工图预算达成一致，完成施工准备期工作，推动工程顺利开展。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过原始地形模型和基底地形模型获得挖掘区域；
S2、创建挖掘区域内的勘探孔模型；
S3、获取勘探孔在基底以上的长度，以及该范围内不同种类土的长度；
S4、利用统计学计算挖掘区域内勘探孔的土石比。
2.根据权利要求1所述的基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S101、在三维软件中，创建原始地形模型；
S102、在三维软件中，创建基底地形模型，与原始地形模型叠合；
S103、改变颜色，对比两个模型获得挖掘区域。
3.根据权利要求2所述的基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法，其特征在于，所述原始地形模型的数据源于《岩土工程勘察报告》，该数据包括原始地形的三维坐标数据和勘探孔的坐标、高程数据。
4.根据权利要求1所述的基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法，其特征在于，所述基底地形模型的数据源于路基工程设计方案，该数据包括基底标高、开挖边界、坡顶标高、坡脚标高和坡度。
5.根据权利要求2所述的基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法，其特征在于，所述步骤S103包括：
S1031、修改基底地形模型的材质，使其显示出与原始地形模型不同的颜色，两种不同颜色的模型叠合出基坑开挖前后的地形模型；
S1032、通过颜色对比得知挖掘区域。
6.根据权利要求1所述的基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S201、按照原始地形模型的勘探孔的坐标、高程数据，创建勘探孔模型柱；
S202、记录挖掘区域内的勘探孔模型柱，并对其进行编号，包括勘探孔K1、勘探孔K2、……、勘探孔Kn，其中n为自然数。
7.根据权利要求6所述的基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法，其特征在于，所述勘探孔模型柱为圆柱，其直径大小为120～180毫米。
8.根据权利要求1所述的基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S301、隐藏原始地形模型，显示基底地形模型和勘探孔模型；
S302、对比基底地形模型和勘探孔模型，获得挖掘区内的勘探孔的孔口处标高H、与其对应的基底横截面处标高H’；计算挖掘区内每个勘探孔在基底以上的长度Ln＝Hn-Hn’，n为自然数，代表勘探孔的序号；
S303、查阅《土的工程分类标准》和《岩土工程勘察报告》；
S304、获得挖掘区内所有勘探孔在基底以上的不同土种类，包括土种类Ⅰ、土种类Ⅱ、土种类Ⅲ、土种类Ⅳ、土种类Ⅴ、土种类Ⅵ、土种类Ⅶ和土种类Ⅷ；
S305、分开记录不同编号勘探孔的不同土种类的长度。
9.根据权利要求8所述的基于BIM技术计算复杂地质地形土石比的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
S401、将挖掘区内所有勘探孔的相同土种类的长度相加，得到每种土的总长度Zm，m代表土种类；
S402、计算挖掘区内所有勘探孔在基底以上的总长度和L总＝L1+……+Ln。
S403、计算不同土种类的土石比：每种土的总长度Zm/勘探孔的总长度和L总。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116305492A (zh) * | 2023-05-11 | 2023-06-23 | 中南大学 | 一种融合bim与三维积分的交通工程路基土石方计算方法 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN116305492A (zh) * | 2023-05-11 | 2023-06-23 | 中南大学 | 一种融合bim与三维积分的交通工程路基土石方计算方法 |
| CN116305492B (zh) * | 2023-05-11 | 2023-08-11 | 中南大学 | 一种融合bim与三维积分的交通工程路基土石方计算方法 |
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