Modelos de geologia em 3D para engenharia de infraestrutura (atuais e futuros)

Desde que foi implantado pela Aurecon em 2014, o Leapfrog é usado regularmente para ajudar a engenharia de solos em muitos projetos, especialmente em infraestrutura linear, como no projeto City Rail Link em Auckland.
Seu uso em modelagem em 3D reflete o foco de toda a empresa em modelagem, visualização, integração digital e interoperabilidade. O Seequent Central tornou-se a solução preferida para garantir acesso a modelos, gerenciamento e qualidade para fins de compartilhamento seguro de modelos no processo de aquisição. Embora a comunicação com incertezas continue sendo um desafio e os bancos de dados tenham sido redesenhados, saiba como a Aurecon adotou a modelagem em 3D como parte de seus fluxos de trabalho e processos de projetos de engenharia cada vez mais automatizados para túneis, pontes e estruturas de retenção.

Visão geral

Video Transcript

[00:00:15.040]
<v ->Agradeço pela oportunidade de compartilhar a nossa experiência</v>

[00:00:18.050]
em modelagem de solo em 3D com a comunidade da Seequent.

[00:00:22.140]
Com os meus colegas Anahita e Sam,

[00:00:24.440]
eu gostaria de compartilhar o que fazemos e

[00:00:26.890]
como usamos modelos de solo em 3D para gerenciar os riscos relacionados ao solo.

[00:00:31.280]
Também gostaria de compartilhar algumas de nossas experiências;

[00:00:34.080]
experiências boas e ruins.

[00:00:35.890]
E, por fim, gostaria falar brevemente sobre nossos objetivos,

[00:00:39.900]
onde estamos concentrando nossa atenção para melhorias

[00:00:42.920]
de gerenciamento de riscos em relação ao solo com um modelo em 3D.

[00:00:50.850]
Usamos produtos da Seequent,

[00:00:53.950]
como o Geo Leapfrog por cerca de 6 anos

[00:00:58.510]
principalmente em projetos de infraestrutura linear

[00:01:02.620]
mas também em outros tipos de projeto.

[00:01:05.940]
Mas, em infraestrutura linear,

[00:01:07.160]
costumamos assumir um dos dois papéis.

[00:01:10.250]
Ou estamos do lado do cliente,

[00:01:12.770]
onde realizamos a parte inicial de

[00:01:14.530]
planejamento do projeto, desenho do conceito, desenho de referência,

[00:01:18.760]
elaboração da documentação de aquisição,

[00:01:21.650]
assessoria para aquisições

[00:01:23.040]
e talvez tenhamos um papel

[00:01:25.434]
em construção,

[00:01:27.510]
ou então nos concentramos no lado da construção

[00:01:30.050]
onde trabalhamos para a empresa contratada.

[00:01:32.970]
E somos parte da equipe de licitação que elabora propostas,

[00:01:36.370]
projeto executivo,

[00:01:37.310]
e, claro,

[00:01:38.860]
acompanha tudo até a fase de construção,

[00:01:41.310]
supervisão e entrega ao proprietário,

[00:01:49.480]
além de outros papéis que gostaria de mencionar.

[00:01:51.690]
Existem algumas tendências no setor

[00:01:53.250]
que talvez afetem a forma como

[00:01:54.550]
pensamos sobre os riscos relacionados ao solo e

[00:01:57.890]
as ferramentas que usamos para gerenciar esses riscos.

[00:02:00.713]
Atualmente, todos os nossos projetos parecem ser

[00:02:04.772]
o que denominamos projetos acelerados;

[00:02:06.910]
isso significa que eles precisam ser entregues

[00:02:08.940]
muito mais rapidamente do que os cronogramas antigos.

[00:02:11.170]
E quando eu falo em cronogramas antigos,

[00:02:13.740]
quero dizer 5 ou 6 anos atrás,

[00:02:15.410]
Tínhamos mais tempo.

[00:02:17.250]
Hoje em dia, os prazos estão muito apertados

[00:02:20.750]
para os programas.

[00:02:24.710]
A outra coisa

[00:02:25.757]
é que a maioria dos nossos projetos

[00:02:26.920]
é executada em ambientes urbanos,

[00:02:28.750]
e isso envolve dois fatores.

[00:02:32.280]
Geralmente, são muitos os dados históricos,

[00:02:34.800]
ou pelo menos alguns dados históricos,

[00:02:36.740]
possivelmente sobre desenvolvimento anterior da mesma infraestrutura,

[00:02:41.670]
possivelmente sobre propriedades vizinhas e

[00:02:43.680]
desenvolvimentos próximos.

[00:02:45.754]
Então, temos esses dados históricos

[00:02:48.140]
mas também a responsabilidade

[00:02:49.930]
de não afetar adversamente o meio ambiente

[00:02:53.190]
que os nossos vizinhos ocupam.

[00:02:57.280]
O outro fator é que o

[00:03:00.870]
levantamento terrestre feito atualmente é muito orientado por preço.

[00:03:03.880]
E eu digo aqui que a qualidade é variável.

[00:03:07.370]
O que eu quero dizer é que

[00:03:10.830]
um trabalho de qualidade muito ruim é feito

[00:03:13.090]
para levantamento terrestre atualmente.

[00:03:16.480]
Então, isso é algo que precisamos discutir,

[00:03:19.430]
e isso faz parte dos riscos

[00:03:20.750]
relacionados a esses projetos.

[00:03:25.760]
Esses fatores se combinam

[00:03:30.650]
e causam alguns problemas

[00:03:32.330]
nos projetos ou envolvem o risco

[00:03:36.140]
relacionado ao solo no projeto.

[00:03:39.230]
Então, há 5, 10 ou 15 anos,

[00:03:42.880]
costumávamos lidar com o risco relacionado ao solo

[00:03:46.310]
ou a descoberta de condições adversas do solo

[00:03:48.340]
nas fases iniciais de um projeto,

[00:03:50.813]
quando esses fatores podiam ser

[00:03:53.410]
incluídos no projeto executivo.

[00:03:56.060]
Mas, hoje em dia, costumamos fazer

[00:03:57.990]
mais e mais levantamentos terrestres

[00:03:59.540]
em aquisições

[00:04:00.500]
e até mesmo na fase de construção,

[00:04:02.250]
o que significa que quaisquer condições adversas do solo

[00:04:05.530]
precisam ser abordadas posteriormente

[00:04:08.560]
quando já se tem

[00:04:10.740]
um projeto bastante desenvolvido

[00:04:13.690]
ou talvez até mesmo em fase de construção.

[00:04:15.830]
E, depois, as questões de custos

[00:04:19.010]
relacionados a essas descobertas são muito maiores.

[00:04:21.510]
Então, isso faz com que a obrigação de

[00:04:23.184]
lidar com qualquer descoberta de risco relacionado ao solo

[00:04:26.710]
seja considerada o mais cedo possível.

[00:04:28.040]
E, claro, é aqui que a visualização em 3D

[00:04:30.633]
e uma boa manipulação de dados são usadas.

[00:04:37.000]
Outro fator sobre os projetos

[00:04:38.920]
em que trabalhamos é que eles estão progredindo,

[00:04:42.440]
são bem grandes

[00:04:43.273]
e complexos em relação às questões de TI.

[00:04:45.720]
Então, a nossa pequena área de engenharia de solo,

[00:04:49.210]
que temos ao lado,

[00:04:52.060]
é apenas uma pequena parte de algo maior.

[00:04:56.870]
E, claro, temos várias disciplinas.

[00:05:01.510]
Podemos trabalhar em empreendimentos conjuntos,

[00:05:03.210]
em equipes com diferentes configurações de TI,

[00:05:05.180]
com segurança distinta

[00:05:06.450]
e em projetos

[00:05:09.380]
em vários fusos horários.

[00:05:12.710]
E a minha visão é que

[00:05:14.646]
os verdadeiros heróis responsáveis pelas entregas

[00:05:17.830]
desses grandes projetos

[00:05:19.170]
são os especialistas em integração de dados,

[00:05:22.140]
pois eles mantêm e integram os modelos

[00:05:26.010]
que foram desenvolvidos

[00:05:26.843]
pelas diferentes disciplinas.

[00:05:29.860]
Agora, como é a nossa modelagem?

[00:05:34.780]
Vou fazer apenas um resumo

[00:05:37.645]
sobre alguns projetos em que trabalhamos.

[00:05:41.457]
Os modelos de solo em 3D

[00:05:44.930]
são a principal parte da história.

[00:05:47.780]
Eles apresentam a visão geral.

[00:05:50.280]
Uma grande parte do sucesso

[00:05:53.860]
é resultado do uso da modelagem em 3D

[00:05:55.460]
em projetos em geral,

[00:05:59.180]
pois os modelos facilitam a comunicação.

[00:06:03.130]
Mas quero falar especialmente sobre

[00:06:04.982]
as grandes tendências

[00:06:06.630]
no histórico do solo.

[00:06:09.760]
Também falaremos sobre cada

[00:06:12.450]
projeto em que trabalhei.

[00:06:13.910]
Continuamos desenvolvendo seções transversais,

[00:06:17.190]
planos, gráficos e textos

[00:06:21.150]
para divulgar informações sobre o projeto, suas estruturas específicas

[00:06:25.302]
e seus riscos específicos do solo.

[00:06:26.580]
Portanto, são muitos os detalhes

[00:06:28.830]
a serem incluídos nesses documentos de apoio

[00:06:33.090]
que talvez nem sejam incorporados

[00:06:35.570]
ao modelo de solo em 3D

[00:06:37.310]
ou talvez não seja fácil inclui-los no modelo de solo em 3D.

[00:06:40.670]
Então, temos a sensação de que,

[00:06:42.552]
na maioria das vezes, 80% ou 90% dos dados

[00:06:46.180]
em um modelo de solo

[00:06:48.001]
podem ser modelados,

[00:06:49.330]
mas há dados muito importantes

[00:06:51.000]
que não são adequados ao

[00:06:54.370]
modelo em 3D

[00:06:55.760]
ou seria muito difícil inclui-los

[00:06:57.470]
no modelo em 3D.

[00:06:58.637]
Portanto, usamos

[00:06:59.690]
outras técnicas, como seções transversais em 2D para isso.

[00:07:03.700]
Acho que uma das grandes contribuições

[00:07:06.130]
que fizemos para o setor

[00:07:08.970]
é o uso dos modelos de solo em 3D para aquisições.

[00:07:13.867]
E eu tenho dois exemplos

[00:07:15.160]
sobre o projeto City Rail Link aqui em Oakland.

[00:07:19.520]
Estas três imagens à esquerda

[00:07:22.230]
são de contratos nossos,

[00:07:24.413]
seis referentes a aquisições.

[00:07:27.500]
Neste, usamos modelos em 3D

[00:07:31.340]
apenas para divulgação de informações,

[00:07:32.610]
e os apresentamos como

[00:07:34.820]
uma visualização do arquivo no Leapfrog.

[00:07:36.360]
E por causa do sucesso disso, em nossa próxima proposta

[00:07:40.130]
para o projeto CRL, que foi o contrato

[00:07:42.840]
com os principais serviços,

[00:07:44.660]
fomos ainda mais ousados.

[00:07:46.370]
Neste, usamos o Leapfrog

[00:07:50.450]
ou o Seequent Central pela primeira vez.

[00:07:52.620]
Entregamos as duas propostas finais

[00:07:55.850]
com o ambiente central deles,

[00:07:58.440]
com a cópia de

[00:08:01.030]
todos os dados deles e, é claro,

[00:08:02.270]
o modelo com o qual eles poderiam trabalhar

[00:08:04.810]
além do nosso arranjo de amostras,

[00:08:07.422]
que eles poderiam usar ou alterar,

[00:08:10.930]
ou simplesmente criar uma nova modelagem

[00:08:14.960]
de acordo com as suas necessidades.

[00:08:16.450]
O resultado foi que

[00:08:19.520]
as partes envolvidas na licitação,

[00:08:22.601]
muito rapidamente,

[00:08:26.322]
desenvolveram suas ideias

[00:08:28.030]
sobre os riscos relacionados às condições do solo.

[00:08:31.610]
Chegamos a um acordo

[00:08:34.384]
sobre as condições do solo

[00:08:36.020]
e os riscos que elas representam

[00:08:37.300]
e como cada proponente abordou os riscos relacionados ao solo

[00:08:41.450]
em suas propostas.

[00:08:42.590]
É essa concordância

[00:08:44.810]
relacionada à extensão do problema que permite

[00:08:47.550]
preços justos e razoáveis,

[00:08:49.180]
e essa é a questão principal.

[00:08:50.390]
Não estamos tentando eliminar

[00:08:54.250]
totalmente os riscos relacionados ao solo;

[00:08:56.160]
naturalmente,

[00:08:57.166]
isso seria impossível,

[00:08:57.999]
mas esta é uma situação relacionada a aquisição.

[00:09:00.243]
É tentar criar um jogo justo

[00:09:06.380]
e, em relação à norma ISO 19650,

[00:09:10.540]
o que estamos fazendo aqui é reconhecer que,

[00:09:13.720]
à medida que passamos da fase de desenvolvimento de projetos

[00:09:17.890]
para a fase de construção,

[00:09:20.120]
tradicionalmente, há uma grande redução

[00:09:23.010]
de informações ou perda de informações

[00:09:24.770]
mas há tempo.

[00:09:26.160]
E estamos tentando minimizar

[00:09:28.546]
esse problema de transferência

[00:09:31.830]
entre desenvolvimento de projeto e construção.

[00:09:37.629]
Outra grande área que abordamos

[00:09:40.647]
como outra história de sucesso é a automação,

[00:09:44.800]
pois muitos dos nossos engenheiros

[00:09:46.240]
foram muito rápidos ao aproveitarem

[00:09:47.620]
as vantagens do desenvolvimento de projetos

[00:09:49.370]
de solo em 3D

[00:09:52.990]
automatizando muito a criação de desenhos,

[00:09:55.871]
mas a automação de desenhos

[00:09:57.630]
é apenas um dos muitos benefícios.

[00:10:01.090]
Tivemos experiências extraordinárias

[00:10:03.420]
em engenharia de valor;

[00:10:06.060]
.

[00:10:07.200]
tivemos conversas úteis com os engenheiros

[00:10:10.820]
sobre projetos de revestimento de túneis e muros de contenção

[00:10:14.320]
e sobre as condições do solo.

[00:10:18.244]
Eles identificam, de maneira muito detalhada,

[00:10:22.160]
os locais sensíveis e as condições sensíveis do solo.

[00:10:25.930]
E, assim, conseguimos rever

[00:10:27.680]
e reclassificar os materiais

[00:10:29.385]
para otimizar os projetos deles

[00:10:33.004]
e também otimizar a localização de novos levantamentos terrestres,

[00:10:37.530]
a fim de aumentar o valor que os clientes obtêm

[00:10:42.100]
com o uso dos dados,

[00:10:43.300]
além de reduzir os riscos.

[00:10:46.930]
E podemos demonstrar muito facilmente

[00:10:49.470]
os benefícios relacionados aos custos do levantamento terrestre extra

[00:10:51.720]
para os clientes que usam esse método.

[00:10:55.890]
Também enfrentamos problemas

[00:10:57.780]
com modelos de solo em 3D,

[00:10:59.600]
e existe um

[00:11:01.300]
tema comum em relação a eles,

[00:11:03.700]
que é falha de comunicação

[00:11:06.650]
e interpretação incorreta.

[00:11:08.830]
Quando incluímos as superfícies geológicas em 3D

[00:11:12.010]
no ambiente de modelos integrados,

[00:11:15.499]
não incluímos toda a documentação de apoio,

[00:11:20.770]
que ainda está

[00:11:22.640]
no nosso ambiente do Seequent Central.

[00:11:27.420]
E isso tem sido um problema

[00:11:28.790]
em alguns casos importantes.

[00:11:31.616]
Então, por exemplo, aqui à esquerda,

[00:11:34.320]
temos um caso de

[00:11:37.800]
escoramento de um edifício histórico

[00:11:40.350]
que fica sobre um paleocanal,

[00:11:43.080]
que corre do canto superior esquerdo até o canto inferior direito.

[00:11:47.700]
Entendemos e descrevemos as incertezas

[00:11:50.520]
relacionadas a esse paleocanal

[00:11:52.440]
e tínhamos essas informações disponíveis.

[00:11:55.445]
Quando os engenheiros de estrutura olham esse paleocanal,

[00:11:59.690]
eles olham as superfícies em 3D separadamente;

[00:12:01.810]
eles não têm essas informações.

[00:12:05.530]
No lado direito, temos um caso semelhante.

[00:12:08.130]
Temos outro paleocanal

[00:12:09.910]
e cheio de basalto desta vez.

[00:12:14.551]
Pretendemos construir um shaft

[00:12:17.130]
nesta área.

[00:12:22.130]
Neste caso,

[00:12:24.150]
identificamos, nos furos de sondagem

[00:12:26.610]
e em todas as seções transversais,

[00:12:28.420]
duas texturas principais de basalto,

[00:12:30.620]
o basalto sólido e o basalto elástico,

[00:12:34.460]
nas superfícies e nas laterais

[00:12:35.900]
desse canal de sondagem de detalhe.

[00:12:39.932]
Mas como não modelamos isso em 3D,

[00:12:41.910]
não conseguimos resolver

[00:12:44.574]
a variação espacial muito complexa

[00:12:47.820]
entre áreas com basalto elástico e basalto sólido.

[00:12:51.620]
Então, o modelamos como vulcânico extrusivo.

[00:12:57.600]
Quando os projetistas olharam,

[00:12:59.821]
eles, infelizmente,

[00:13:02.100]
concluíram que era tudo basalto sólido.

[00:13:04.870]
Então, vejam, esses dois exemplos

[00:13:06.290]
de coisas que podem gerar erros,

[00:13:07.250]
e espero que isso ajude outras pessoas a evitarem

[00:13:10.700]
esse tipo de falha de comunicação.

[00:13:14.780]
Isso leva ao último ponto que gostaria de mencionar,

[00:13:18.690]
que é observar o que estamos fazendo

[00:13:21.520]
em relação ao futuro.

[00:13:22.470]
Qual o foco dos nossos esforços?

[00:13:25.440]
Boa parte do que fazemos no momento

[00:13:27.770]
está relacionado à análise

[00:13:30.710]
e à comunicação das incertezas usando modelos.

[00:13:33.820]
Mas eu também vejo

[00:13:35.410]
um potencial em um método mais quantitativo.

[00:13:38.920]
E eu realmente observei

[00:13:44.890]
as atividades de pesquisa

[00:13:46.290]
feitas pelo Florian Wellman

[00:13:48.010]
e seus colegas sobre simulações, em Monte Carlo,

[00:13:53.480]
com problemas coibidos nos dados de entrada.

[00:13:56.590]
E o que vemos aqui

[00:13:58.700]
são algumas visualizações

[00:14:00.390]
que não se referem a esse tipo de atividade.

[00:14:02.590]
Ele tem várias representações

[00:14:04.480]
de camadas geológicas desalinhadas por uma falha.

[00:14:09.600]
E aqui está outro caso de falha

[00:14:11.860]
mostrando a unidade impossível de variação.

[00:14:17.070]
E esse método é denominado entropia.

[00:14:21.150]
Para mim, esses métodos são interessantes

[00:14:23.760]
porque são um tipo híbrido

[00:14:26.660]
entre métodos deterministas completos

[00:14:31.070]
e métodos probabilísticos.

[00:14:32.830]
E eles são híbridos porque os problemas

[00:14:36.550]
nos valores de entrada podem ser

[00:14:40.360]
coibidos pelos usuários,

[00:14:44.150]
o que gera uma variedade de

[00:14:49.500]
de modelos deterministas razoáveis.

[00:14:54.270]
O outro grande esforço que estamos fazendo

[00:14:57.870]
no momento está relacionado ao nosso banco de dados,

[00:15:01.370]
e parece…

[00:15:02.690]
sabemos que enfrentamos gargalos

[00:15:05.757]
e silos de dados em nosso banco de dados

[00:15:08.350]
por um longo tempo.

[00:15:09.840]
E essa manipulação de dados tem sido

[00:15:14.650]
muito trabalhosa e nos atrasa

[00:15:17.300]
de várias maneiras.

[00:15:18.133]
Isso torna a manipulação de dados

[00:15:20.440]
um grande custo na criação de modelos em 3D,

[00:15:24.750]
pois é

[00:15:25.841]
a cauda abanando o cachorro.

[00:15:27.970]
Então, o que desenvolvemos é uma forma mais simplificada

[00:15:31.830]
e algo sensato

[00:15:33.268]
em relação a alguns desses problemas listados à direita.

[00:15:38.250]
Agora, apenas alguns comentários finais.

[00:15:44.421]
Eu falei sobre riscos relacionados ao solo

[00:15:46.550]
em projetos de engenharia,

[00:15:48.840]
e os modelos em 3D desempenham um papel essencial;

[00:15:52.553]
por isso, estamos entusiasmados com o progresso

[00:15:54.420]
que fizemos usando modelos em 3D.

[00:15:57.920]
É uma ótima caixa de ferramentas a ser usada.

[00:16:01.370]
Isso não significa que não usamos nossas outras ferramentas,

[00:16:03.260]
mas a visualização em 3D é uma ótima forma de comunicação

[00:16:05.920]
com os stakeholders

[00:16:09.516]
e colegas envolvidos no projeto.

[00:16:13.070]
Também buscamos compartilhar o espaço do modelo

[00:16:18.280]
com gêmeos digitais

[00:16:19.680]
ou ecossistemas de gêmeos digitais, que são representativos

[00:16:23.690]
de todas as cidades inteligentes,

[00:16:25.810]
todas as cidades atualmente.

[00:16:29.389]
E achamos que, para compartilhar esse espaço

[00:16:32.710]
de modelagem com precisão,

[00:16:36.748]
precisamos de modelos de solo em 3D adequados para incertezas.

[00:16:41.300]
Não podemos simplesmente usar um modelo de solo

[00:16:45.930]
determinista sem explicar claramente

[00:16:49.547]
como ele varia ou como pode variar no espaço.

[00:16:54.560]
Então, achamos que esses modelos de solo em 3D com incertezas

[00:16:57.090]
nos permite

[00:16:58.510]
compartilhar o espaço com gêmeos digitais.

[00:17:01.050]
E, ao mesmo tempo,

[00:17:03.440]
queremos fornecer ou ter, de uma forma transparente,

[00:17:09.150]
acesso a suporte de dados.

[00:17:11.330]
Então, esses são os nossos dados vinculados.

[00:17:14.550]
Seria o esperado de todos os

[00:17:17.780]
bancos de dados municipais, regionais ou nacionais

[00:17:20.520]
com informações sobre o solo.

[00:17:23.240]
Muito obrigado.