多年以來，我國巖土工程建設(shè)一直面臨著一系列與國外相比的滯后問題，其中包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、地質(zhì)現(xiàn)象的不確定性、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的不一致、集成格式的不統(tǒng)一，以及地質(zhì)信息獲取的有限性和地質(zhì)數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)性等挑戰(zhàn)。這些問題的存在使得巖土工程建設(shè)面臨著巨大的壓力。

然而，隨著三維地質(zhì)建模技術(shù)的不斷提升，城市地下空間建設(shè)和巖土工程設(shè)計(jì)與施工取得了顯著的發(fā)展。在傳統(tǒng)的二維地質(zhì)數(shù)據(jù)表示方法之外，三維建模技術(shù)能夠以更直觀、全面的方式呈現(xiàn)地下三維空間信息，從而提高了地質(zhì)分析的直觀性和準(zhǔn)確性。

在這一背景下，現(xiàn)代巖土工程中的三維地質(zhì)建模和分析得以廣泛應(yīng)用。各種先進(jìn)的軟件工具隨之涌現(xiàn)，為巖土工程專業(yè)人士提供了強(qiáng)大的支持。接下來，我們將探討一下哪些軟件可以用于三維地質(zhì)建模和分析，以及它們在巖土工程中的作用。

三維地質(zhì)建模和分析軟件

1. PLAXIS 2D

PLAXIS 2D專注于二維巖土工程分析，模擬土和巖石的非線性、時間相關(guān)性和各向異性。廣泛應(yīng)用于開挖、路堤、地基、隧道掘進(jìn)等項(xiàng)目。高效的有限元模型創(chuàng)建功能，數(shù)字化工作流，輕松解決復(fù)雜問題。



PLAXIS 2D的功能包括用戶友好的有限元軟件包，擁有可靠的計(jì)算能力和大量材料模型，用于準(zhǔn)確模擬多種巖土類型的性質(zhì)。

PLAXIS 2D不僅提供直觀的專用功能執(zhí)行沉降分析，還具備復(fù)雜的二維熱流或地下水流分析功能，以及全面的動態(tài)荷載建模功能。高級功能和數(shù)字化工作流包括輸出程序，由一整套可視化工具組成，用于檢查地下土體結(jié)構(gòu)模型的細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大且多功能的后期處理。

2.PLAXIS 3D

PLAXIS 3D是一款三維巖土有限元軟件，其功能包括解決簡單和復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施挑戰(zhàn)，支持“分階段施工”模式、穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)地下水滲流計(jì)算，以及模擬土體和地基之間的相對位移。PLAXIS 3D還提供快速高效的有限元模型創(chuàng)建，支持導(dǎo)入多種數(shù)據(jù)格式，優(yōu)化設(shè)計(jì)，確?；A(chǔ)設(shè)施的安全性。



PLAXIS 3D的科學(xué)計(jì)算功能、三維有限元建模工具、豐富的材料模型以及數(shù)字化巖土工程工作流，使得工程師能夠輕松應(yīng)對各種巖土工程問題，提高工作效率。PLAXIS 3D通過多樣結(jié)果輸出的高適應(yīng)性的輸出程序，提供了多種顯示方法，從而實(shí)現(xiàn)了世界上最準(zhǔn)確、最便利的巖土工程分析，被廣泛應(yīng)用于全球范圍內(nèi)的工程建設(shè)。

3.PLAXIS LE

PLAXIS LE是一款二維/三維極限平衡軟件，專注于邊坡穩(wěn)定性分析。高級材料表示、加載和加固功能，支持多種加固邊坡?？焖俣C合的分析，通過多平面邊坡穩(wěn)定性分析更快速地確定滑動面，提供更快速的結(jié)果。



PLAXIS LE功能包括帶地下水分析的極限平衡邊坡穩(wěn)定性方法，提供三維分析以更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜紤]場地地理?xiàng)l件，選擇超過15種切片方法和基于應(yīng)力的方法進(jìn)行極限平衡法 (LEM) 分析。PLAXIS LE還具備高級材料表示、加載和加固功能，可選擇從超過20種不同的強(qiáng)度模型中表示土體和巖石材料，包括摩爾庫倫、霍克布朗、不排水、各向異性、雙線性等。此外，支持多種加固邊坡，包括灌漿錨固、微型樁和土工織物。

4.PLAXIS Designer

PLAXIS Designer三維巖土工程概念模型軟件，強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能，縮短復(fù)雜場地設(shè)計(jì)和分析時間。支持多種數(shù)據(jù)導(dǎo)入，提供高級幾何建模和編輯功能，助力工程師提高效率。



PLAXIS Designer功能涵蓋三維建模、數(shù)據(jù)管理、多源數(shù)據(jù)導(dǎo)入，導(dǎo)出二維/三維模型用于巖土工程分析。高級編輯包括曲面相交、物體重疊、夾層等，存儲多個設(shè)計(jì)于同一項(xiàng)目文件，支持導(dǎo)出到PLAXIS 3D LE、PLAXIS 2D LE和PLAXIS 2D，用于邊坡穩(wěn)定性、應(yīng)力和變形、固結(jié)、地下水領(lǐng)域的巖土工程分析。

5.gINT 地下數(shù)據(jù)管理和報告軟件

gINT Professional是一款功能強(qiáng)大的地下數(shù)據(jù)管理軟件，不僅提供超越基本日志的強(qiáng)大功能，還支持多種應(yīng)用程序滿足不同需求。通過自定義報告，用戶可以以圖片、照片、圖表和地圖等多種方式對地下數(shù)據(jù)進(jìn)行報告和管理，涵蓋鉆孔、測井日志、CPT和地理物理日志。



該軟件支持在Google Earth、基于Web的GIS、ArcGIS中查看地下數(shù)據(jù)，并且可以導(dǎo)入/導(dǎo)出到設(shè)計(jì)、建模和分析軟件，如Bentley的土木工程應(yīng)用程序或AutoCAD。gINT Logs提供高端的測井日志數(shù)據(jù)管理和報告，而gINT Professional Plus通過SQL Server支持高效集中的數(shù)據(jù)管理和強(qiáng)大的多項(xiàng)目報告。

gINT Professional的功能豐富，包括創(chuàng)建和可視化巖土工程報告，圍柵圖、巖土工程鉆孔日志、測井日志等的定制，以及與工程設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的緊密集成。該軟件還提供地下數(shù)據(jù)的全面管理工具，支持?jǐn)?shù)據(jù)采集、驗(yàn)證、查詢和報告，方便巖土工程、地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)和采礦領(lǐng)域的專業(yè)人士使用。用戶可以使用3D形式展示gINT地下數(shù)據(jù)、井孔、巖性、水位等，實(shí)現(xiàn)全面的地下數(shù)字工作。

6.艾三維巖土建模插件

艾三維巖土建模插件是一款基于勘查項(xiàng)目原始數(shù)據(jù)的軟件，實(shí)現(xiàn)了三維地質(zhì)模型的創(chuàng)建和地層屬性的設(shè)定。用戶可通過打開項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫或?qū)隭ML格式的勘察數(shù)據(jù)，快速生成地層模型，并通過“數(shù)據(jù)檢查”功能確保數(shù)據(jù)完整性。

該插件支持將生成的地層模型以DWG文件格式按層導(dǎo)出，便于用戶進(jìn)行拼接和算量。同時，用戶可以利用插件生成剖面，通過輸入剖面號和鉆孔號或拾取Revit三維視圖信息，創(chuàng)建三維折線剖面。



插件的交互模塊允許按層或按鉆孔顯示地層模型，方便用戶準(zhǔn)確定位到單個鉆孔或單層地層，以便多角度觀察模型。該插件還提供導(dǎo)出PDF格式的“鉆孔柱狀圖”、“地層特性表”和“土力學(xué)參數(shù)表”等功能。

地質(zhì)建模項(xiàng)目案例

深圳城市軌道交通14號線工程是連接福田中心區(qū)至深圳東部地區(qū)的關(guān)鍵快線，貫穿多個區(qū)域，包括清水河、布吉、橫崗、龍崗大運(yùn)新城、坪山中心區(qū)、坑梓和沙田。設(shè)計(jì)時速達(dá)120km/h，旨在縮短深圳中心區(qū)與東部各組團(tuán)的時空距離，滿足區(qū)域內(nèi)及組團(tuán)間的快速通勤需求，是深圳東部發(fā)展軸的軌道交通骨干線，為支撐深圳東進(jìn)戰(zhàn)略提供重要交通保障。

在項(xiàng)目實(shí)施中，艾三維技術(shù)負(fù)責(zé)區(qū)間BIM建模、地質(zhì)BIM建模、工程量統(tǒng)計(jì)以及4D施工模擬等任務(wù)。

采用Bentley軟件，搭建了四聯(lián)站到坳背站區(qū)間盾構(gòu)隧道模型，完成了2.6公里地鐵區(qū)間LOD300精度的模型建立，涵蓋了隧道、地質(zhì)和工程量等方面。

此外，艾三維技術(shù)還提供了駐場服務(wù)，協(xié)助解決項(xiàng)目中的難題，推動項(xiàng)目的順利進(jìn)行。這一系列工作旨在通過BIM技術(shù)優(yōu)化工程管理，實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)的項(xiàng)目實(shí)施。

部分三維模型展示：

1）地質(zhì)模型



2）鉆孔平面圖



3）地質(zhì)柱狀圖



4）隧道模型



5）地質(zhì)隧道剖面圖



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