3Dgeotekniikka

3D-geotekniikka on geotekniikan ala, joka keskittyy maaperän ja geoteknisten rakenteiden kolmiulotteiseen mallintamiseen ja analysointiin. Tavoitteena on tuottaa paremmin ymmärrettävä kuva maaperän käyttäytymisestä sekä rakennusten ja maaperän vuorovaikutuksesta, tukemaan suunnittelua, rakentamista ja riskienhallintaa.

3D-mallit rakentuvat yhdistämällä useita tiedonlähteitä: poraustiedot ja laboratoriotestit, geofysikaaliset tutkimukset sekä pintatason mittaustiedot kuten LiDAR ja fotogrammetria. Näistä syntyvät kolmiulotteiset maakerrostumien ja rakenteiden mallit, joita analysoidaan numeerisin menetelmin, kuten 3D-finite element -menetelmillä, 3D-finite difference -menetelmillä tai diskreettimenetelmillä. Malli voi sisältää veden ja paineen vaikutukset sekä rakenneosien vuorovaikutukset.

Sovelluskohteita ovat rakennusten ja infrastruktuurien perustusten optimointi, maanalaisten tilojen suunnittelu (tunnelit, kaivannot), sekä maa- ja vesistöprojekteihin liittyvä geotekninen suunnittelu sekä stabiliteetin arviointi.

Hyötyjä ovat parempi maaperän heterogeenisuuden huomiointi, tarkemmat laskelmat maanpaineista, painumista ja stabiliteetista sekä paremmin optimoitu rakentamisen aikataulu ja kustannukset. Haasteisiin kuuluu maaperäolosuhteiden epävarmuuden hallinta, suurten laskentatehtävien vaatimukset sekä tiedonvaihto ja yhteentoimivuus BIM- ja GIS-ympäristöjen kanssa. Lisäksi datan laadun varmistus ja standardien puuttuminen voivat rajoittaa käyttöönottoa.

Prosessi etenee tavallisesti tiedonkeruusta ja 3D-geologisen mallin luomisesta kalibrointiin mittausdataan, skenaarioanalyysiin ja lopulta suunnittelun ja rakentamisen integrointiin. 3D-geotekniikkaa kehitetään yhä tiiviimmin yhdessä muiden rakennemuotojen, kuten BIM:n, kanssa.