BIM技术在公路隧道工程设计中的应用探索

为实现公路隧道三维可视化设计，提升设计工作的质量和效率，研究了基于BIM技术的新型设计方式，建立隧道项目三维设计应用流程。首先，解决了部分三维设计技术难点，探索出公路隧道高精度三维设计的2种思路和流程，并对2种方案特点进行比较。其次，结合软件对隧道三维模型细节处理要点进行说明,并以实际项目为依托，验证该流程的可行性。最后，进行技术方案应用，包括工程量统计、实时围岩查询、设计方案比选、模拟分析、成果输出等。基于BIM技术的公路隧道三维设计能够较好的发挥BIM构件信息化的优势并表达设计意图，具有可行性。     

山岭隧道结构BIM多尺度建模与自适应拼接方法及工程应用

建筑信息模型（BIM）在建筑领域应用越来越广，然而在山岭隧道工程中，由于结构形式较上部建筑有很大区别，利用Revit等BIM软件建立精细的山岭隧道结构三维模型尚存在困难且难以重复利用。针对该问题，首先系统地提出了山岭隧道结构BIM模型分解方案，将模型分解为基本构件并沿轴线划分为基本单元，根据构件特点给出单元长度确定原则，并根据其是否具备可复用性分为标准段与特殊段。其次，将模型分为3个细节层次（LOD100，LOD200，LOD300）以满足不同设计阶段的需要，提出标准段单元的多尺度参数化建模方法，为隧道结构BIM建模提供了依据，并为提高BIM模型可视化管理效率奠定了基础。最后，提出了模型基本单元自适应拼接方法，根据隧道轴线的里程桩号及其对应的三维坐标与设计断面类型，将不同长度的标准段与特殊段单元模型按照离散化的轴线自动拼接，形成完整的隧道模型。以云南省保泸高速老营隧道为工程背景，利用Revit软件建立了隧道结构标准段与特殊段参数化模型单元，采用Unity3D软件并编写拼接程序，实现了模型单元的自适应拼接与多尺度分级加载，得到完整的老营隧道结构BIM模型。多尺度参数化建模与自适应拼接方法提高了隧道工程结构三维模型的复用性与建模效率，对BIM技术在山岭隧道工程中的应用具有一定的借鉴作用。     

S308线玉曲公路红土山隧道仰拱施工栈桥设计与应用

施工栈桥一般采用手工计算法进行设计。手工计算法在设计验算过程中,一般以各个构件逐一验算合格为设计标准,对于各构件组合后的整体栈桥受力验算分析较少。为了使钢栈桥整体结构设计合理,以红土山隧道仰拱所需栈桥设计为例,引入MIDAS Civil有限元软件对结构整体设计验算,通过对计算模型构件的不断调整计算,最终设计制造出红土山隧道施工栈桥,并在后续现场验收中验证了栈桥整体设计的合理性。     

3D Visual System of Highway Tunnel and Surrounding Rocks Based on CAD/GIS

针对公路隧道勘察设计多个阶段大量丰富、准确的工程信息未能有效管理、缺乏再利用的现状,提出将CAD、GIS技术运用于公路隧道的信息资料数据库管理.通过对工程实例调查标准化和整合多来源、多个时期、多样格式和多数据标准的公路隧道信息,以三维可视化为重要特征,建立平面图与隧道各类附属设施、隧道设计资料数据库、隧道设计模型、地质及地形三维模型之间的联系.构建公路隧道设计的三维可视化管理系统,建立了覆盖公路复杂隧道的设计、运营、养护等多阶段的信息管理、共享服务平台.通过vc2005和ObjectArx2008开发工具实现,并在厦门翔安海底隧道中进行了应用,取得良好效果.     

基于地质横剖面的隧道工程三维地质建模方法研究

为直观准确地表达地质与隧道工程之间的相互关系,对三维地质与隧道的建模方法进行研究。首先,提出一种基于地质横 剖面轮廓线的归一化三维地质体模型重构方法; 然后,以已建立的三维地质模型为基础,对基于隧道横断面的三维建模及隧道与 地质模型合并过程中的模型切割、分层进行研究; 最后,开发基于断面的三维隧道地质建模及可视化系统。通过建模实例显示: 采 用本文的方法能够取得良好的三维地质及隧道建模效果,直观展示隧道与地层间的相互关系,较为丰富地展现隧道的内部细节。     

基于Autodesk平台的山区隧道BIM应用研究

为有效解决隧道建模标准化、三维实体精确化、施工管理信息化等问题，以邹平县广富隧道为例、Autodesk平台为基础，根据设计图纸内容对隧道整体结构进行细分，形成一套成熟的隧道建模规则命名体系。采用Civil 3D+Dynamo+Revit软件交互实施体系，实现对隧道建模的精细控制；采用中建八局BIM协同管理平台对施工全过程进行信息化管理，该平台优势在于以Autodesk平台精细模型的各构件为信息源，并以此为选择基础，提出对项目生产、质量、安全、设计、资料等的全方位管理；同时，模型、资料、审批信息等内容相互关联，真正实现工程资料闭合。     

基于OpenGL的隧道三维建模

根据隧道的设计数据,避车洞的尺寸,利用OpenGL三维建模平台,通过多种建模方法成功地实现了带避车洞的隧道三维可视化。隧道中钢轨、枕木、道渣等三维模型的构建,使得隧道的三维模型更加直观、准确生动,从而增加了隧道三维模型的实用性。     

隧道洞口三维设计系统的应用

目前国内隧道设计理念落后，隧道设计大都是在二维视图上进行设计的，设计与实际地形、地质结合及出图的效果都不理想。隧道洞口三维设计系统是一款基于三维实体的新型设计软件，可以有效地弥补隧道二维设计的不足。介绍了隧道洞口三维设计系统的特点及设计思路，并结合实例介绍该系统在地形复杂的山区隧道设计中的应用。     

山岳隧道涌水评估及施工回馈分析

以曾文越域引水隧道工程为例,透过三维水文地质模式评估隧道施工期间之涌水。依据区域地质图及细部设计阶段地质图建构三维水文地质模型,并透过现地试验结果、水位观测结果、隧道内量水堰及隧道洞口总出水量等量测结果进行水文地质参数率定。所建议之分析模式除可用于评估后续施工所可能遭遇之涌水灾害外,亦可评估隧道开挖对邻近水文环境之影响,并将评估成果回馈至隧道设计及施工。     

基于CATIA的高速铁路隧道洞口复杂结构模型建模

为了缓解高速列车进入隧道产生的空气动力学问题,需突破常规的隧道洞门结构形式,从而造成高速铁路隧道洞门结构的复杂性,这对进一步进行相关分析和设计施工带来较高的难度。借助现有二维CAD平剖面工程图,提出利用CATIA的Sketch Tracer功能建立复杂洞门结构的三维造型图的方法。该方法便于实现,且利用该方法建立的三维模型也能较好吻合原有工程设计参数,这对于进行三维造型展示以及对后续的CFD(Computational fluid dynamics)工作有重要意义。     

基于钻孔数据的盾构隧道纵向结构参数化计算

为推动盾构隧道工程数字化设计的发展，提升结构计算效率，提出一种基于地质钻孔数据的盾构隧道纵向结构参数化计算方法。本方法考虑了三维地质空间的不确定性以及隧道纵向结构的三维空间线型特点，利用K最近邻与普通克里金算法建立地层数据库； 然后，与隧道轴线的空间信息建立引用关系，并输出结构约束条件与荷载大小； 最后，利用等效刚度梁模型进行隧道纵向结构计算。以武汉市两湖隧道东湖段QXK6+300~+400区间为对象，将本方法与现有方法进行对比，结果表明： 本方法的约束条件可以不依赖人工经验保守取值，而通过预编译的程序自动计算得出； 同时，参数化计算流程有利于满足后续多区间核算需求，并且可以把内力分析结果精确地反映在三维应力云图上。因此，本方法能有效提升设计效率。     

渤海海峡跨海通道地形三维可视化建模技术与实现

为给渤海海峡跨海通道规划与建设提供可视化的三维地形模型,分析渤海海峡跨海通道的线位规划,确定跨海通道沿线地形建模范围。采用ASTER GDEM数据作为渤海海峡地形数据源,并将其转换成DED格式的数据,以适合MultiGen Creator建模;随后分析Creator中OpenFlight数据结构、LOD技术和Delaunay三角形面构建方法等关键技术;最后,对渤海海峡跨海通道三维地形模型系统进行总体结构设计及建模流程设计,成功构建了视觉效果较好的三维地形,给出了沿线部分地形的可视化模型,为渤海海峡跨海通道规划奠定了良好的基础。     

基于三维视频融合的隧道运营管理创新应用研究

针对目前隧道数字化运营管理中存在的视频碎片化、视频与业务数据分离、缺乏二三维联动响应手段等问题，提出一种基于三维视频融合的隧道运营管理创新应用方法。1）对隧道运营过程中视频监控的应用现状与需求进行分析，为三维视频融合技术应用与创新实践提供方向； 2）利用BIM与点云重建技术构建隧道场景三维模型，形成隧道虚实融合的静态模型基础； 3）提出一种隧道监控视频三维注册与虚实融合绘制方法，将多路视频实时融合到三维隧道场景模型中； 4）在融合后的三维场景中汇聚融合多源物联传感数据，形成与真实隧道交通运行场景基本一致的数字孪生场景； 5）基于视频融合场景开展二三维联动的隧道保畅、事故救援、设施管理、应急响应等运营管理应用实践。示范应用结果表明，该方法有助于实现更加实时、高效、智能的隧道管理与服务。     

武广客运专线大瑶山隧道三维地表及地层建模武广客运专线大瑶山隧道三维地表及地层建模

为实现大瑶山隧道地表及地层的三维可视化,重点研究了工程中常用的AutoCAD格式的原始图形文件到地质建模软件所需的高效格式转换方法;以地表等高线和隧道地质剖面原始AutoCAD格式数据为基础,利用三维地质建模软件,建立了武广客运专线大瑶山隧道三维地表、地层和隧道模型。为今后隧道三维地层可视化的进一步研究与开发,奠定了良好的工作基础。     

深圳地铁隧道邻接问题施工力学行为研究

针对深圳地铁2号线新建隧道邻接既有地铁隧道工程,利用FLAC3D软件进行有限元数值模拟施工力学行为研究,探讨了施工过程地层应力的变化幅度及影响范围、结构内力及结构安全性,提出了确保新建隧道施工和既有隧道运营安全的措施和建议,为隧道交叉段监控量测系统的设计、施工方案的优化及安全控制提供依据。     

老庄隧道设计施工优化的探讨

隧道施工是个动态过程,掌子面前方的围岩经常变化。为了配合施工及确保隧道结构的安全稳定,常常会发生隧道设计变更。利用FLAC3D数值计算软件对老庄隧道设计变更进行了计算,以分析隧道结构的稳定性,对隧道设计和施工有一定的借鉴意义。     

隧道工程物理模拟试验技术现状与趋势分析

为研究解决隧道工程中物理模拟试验系统应用及建设中的技术难题,通过归纳与分类,对当前隧道工程物理模拟试验系统中的关键技术进行对比分析,并系统阐述目前存在的问题及未来发展趋势。最后,提出以模型体积大小为依据的试验系统分类方法。通过分析总结得出： 1）中小型试验系统由于研制费用较低、模型制作速度快、加载操控较精确、变形测量较精细以及利用率较高和经济效益突出,可作为隧道物理模拟试验系统建设的一个重要比选方案; 2）结合数字照相量测与3D打印的透明岩土试验技术有望成为未来隧道物理模拟试验技术发展的一个新方向。     

地铁隧道穿越地裂缝施工对既有桥梁影响分析

以西安地铁二号线穿越长安立交和f6地裂缝段为例,利用ABAQUS有限元软件对地铁穿越地裂缝施工对既有桥梁建立三维模型进行模拟分析,并将现场监测数据与数值模拟结果进行对比分析,得出以下结论：1）地铁穿越地裂缝施工对既有桥梁桥墩具有一定的影响,对第3排桥墩沉降影响明显;2）地裂缝在短期内对地铁隧道开挖的影响不明显,需对地裂缝处结构进行长期监测。同时,建立了地铁隧道与地裂缝相距不同水平距离的二维模型,通过分析给出了在西安地区临近地裂缝开挖地铁隧道的建议最小设防距离为3倍隧道直径。     

地铁隧道结构断面测量方法探讨及编程实现

地铁隧道的结构断面测量是铺轨建设期间的一项重要工作,常规的测量方法内外业工作量较大,内业处理较为繁琐,数据计算效率较为低下。为了尽可能提高测量工作效率,减少仪器成本及人工成本,探讨了在地铁隧道内的控制点上架设全站仪,采用三维坐标测量的方法测得每个结构断面的特征点坐标,进而计算相应的断面尺寸偏差,并用C#编程语言编制了计算软件,使数据处理更为方便。工程实践表明,相比传统测量方法,该方法可以减少一定的外业工作量,同时内业数据处理相对简单便捷,效率高,可为类似工程提供参考。