基于BIM模型的深埋长大隧道岩爆评估可视化方法技术

本发明专利技术涉及隧道勘察施工技术领域，具体涉及一种基于BIM模型的深埋长大隧道岩爆评估可视化方法。通过建立具有隧址区三维地质模型和隧道模型的BIM模型，对BIM模型进行地应力反演，得到隧址区的三维地应力分布，输入到所述BIM模型，划分高地应力区，按照预设长度分段对BIM模型进行潜在岩爆区段划分和岩爆等级评估，并根据评估结果更改该分段内BIM模型的图元信息，进行可视化表达，最后对所述BIM模型开展隧道开挖数值模拟，结合有限元数值分析，对开挖方式提出建议。本发明专利技术实现了对隧道数据和岩爆评估信息的存储，还实现了岩爆评估结果的可视化表达。可视化表达。可视化表达。

【技术实现步骤摘要】
基于BIM模型的深埋长大隧道岩爆评估可视化方法


[0001]本专利技术涉及隧道勘察施工
，具体涉及一种基于BIM模型的深埋长大隧道岩爆评估可视化方法。

技术介绍

[0002]根据埋深可将隧道划分为深埋隧道和浅埋隧道两大类。我国西南地区重大铁路工程沿线隧道又多以长度几十公里的长大隧道为主。对于此类穿越硬质岩发育地段的深埋长大隧道来说，高应力岩爆灾害严重威胁着施工安全问题。因此在勘察设计阶段对深埋长大隧道高应力区开展岩爆评估显得尤为重要。岩爆评估结果将有效影响工程线路调整和施工方案优化。
[0003]对于深埋长大隧道而言，取百米分段长度来开展岩爆评估工作是较为常见的。但在现有的实际工程中，深埋长大隧道的部分浅埋区段受到高山河谷应力分布特征影响同样出现了高应力岩爆现象，但由于现有技术采用百米分段长度(包括一百米和数百米)进行区段划分，这意味着百米分段长度区域只输出一个岩爆评估结果，而忽视了该百米分段长度内部各处的可能出现的细节，且无法直观地得知该分段内部的岩爆评估情况，因此导致这种河谷应力场浅埋型岩爆在以百米区段开展岩爆评估工作中常常被忽视。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中由于百米分段长度区域只输出一个岩爆评估结果而导致深埋长大隧道的部分浅埋区段在岩爆评估中容易被忽视、岩爆评估情况不直观的问题，提供一种基于BIM模型的深埋长大隧道岩爆评估可视化方法。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]一种基于BIM模型的深埋长大隧道岩爆评估可视化方法，包括以下步骤：
[0007]S1，建立具有隧址区三维地质模型的BIM模型；在BIM模型中基于所述隧址区地质三维模型建立以预设长度分段的隧道模型；所述预设长度分段小于100米；
[0008]S2，将所述BIM模型导入三维有限差分程序进行网格划分，获取岩土物理参数的模拟参数，对BIM模型进行地应力反演，得到隧址区的三维地应力分布；
[0009]S3，将地应力分布情况输入到所述BIM模型，并根据阈值划分所述BIM模型的高地应力区；
[0010]S4，按照所述预设长度分段对BIM模型进行潜在岩爆区段划分和岩爆等级评估，并根据所述潜在岩爆区段划分和/或岩爆等级评估结果更改该潜在岩爆区段内BIM模型的图元信息。
[0011]进一步的，所述方法在步骤S4执行完之后，还包括以下步骤：
[0012]S5，对所述BIM模型开展隧道开挖数值模拟，结合有限元数值分析，对开挖方式提出建议。
[0013]进一步的，步骤S1中建立具有隧址区地质三维模型的BIM模型，具体包括：根据待
评估隧道区地质勘察资料中的岩性、围岩类别及地质构造，建立具有隧址区地质三维模型的BIM模型；步骤S1中，所述隧道模型包含隧址岩性信息、围岩等级信息、岩体力学信息、等高线高程信息、隧道沿线埋深信息、隧道尺寸信息在内的地质特征及隧道设计参数信息。
[0014]进一步的，步骤S3中具体包括：
[0015]S31，将根据所述地应力分布情况，计算所述隧道模型每个预设长度分段内的地应力平均值，并输入到所述BIM模型中；
[0016]S32，根据阈值划分所述BIM模型的高地应力区。
[0017]进一步的，步骤S4中按照所述预设长度分段对BIM模型进行潜在岩爆区段划分和岩爆等级评估时，如果该预设长度分段内所述BIM模型为高应力区，则在该预设长度分段内，按照第二预设长度分段对BIM模型进行潜在岩爆区段划分和岩爆等级评估；其中所述第二预设长度分段小于所述预设长度分段。
[0018]进一步的，步骤S4中岩爆区段划分和岩爆等级评估的方法具体包括：
[0019]岩爆区段划分：依据高地应力区、围岩类别、隧道沿线埋深信、围岩等级信息和岩体力学信息进行岩爆区段划分；
[0020]岩爆等级评估：选用岩石强度应力比法或岩石应力强度比法进行岩爆等级评估，岩爆等级评估包括无岩爆、轻微岩爆、中等岩爆、强烈岩爆和极强岩爆五类。
[0021]进一步的，步骤S4中根据所述潜在岩爆区段划分和/或岩爆等级评估结果更改该潜在岩爆区段内BIM模型的图元信息的方法具体包括：
[0022]在所述BIM模型中以颜色渐变的方式展现从无岩爆到极强岩爆的岩爆等级评估结果。
[0023]进一步的，步骤S2中所述三维有限差分程序为FLAC3D软件。
[0024]进一步的，步骤S2具体包括以下步骤：
[0025]将隧址区三维地质BIM模型导入FLAC3D软件中进行网格划分和网格加密；
[0026]通过室内试验以及地质勘查报告中的岩土物理参数推荐值获得所述岩土物理参数的模拟参数；
[0027]在FLAC3D软件中，将BIM模型的下、左、右、前、后5个面固定，考虑隧道上覆岩体层的自重作用；
[0028]采用摩尔库伦弹塑性本构模型进行地应力反演，得到隧址区地应力分布计算值；
[0029]基于所述隧址区地应力分布计算值，结合工程深孔水压致裂法地应力实测数据，得到隧址区三维地应力分布情况。
[0030]进一步的，所述岩土物理参数的模拟参数包括弹性模量、泊松比、剪切模量、残余强度、内聚力和内摩擦角。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0032]本专利技术通过建立具有隧址区三维地质模型和隧道模型的BIM模型，对BIM模型进行地应力反演，得到隧址区的三维地应力分布，输入到所述BIM模型，划分高地应力区，按照预设长度分段对BIM模型进行潜在岩爆区段划分和岩爆等级评估，并根据评估结果更改该分段内BIM模型的图元信息，进行可视化表达，最后对所述BIM模型开展隧道开挖数值模拟，结合有限元数值分析，对开挖方式提出建议。本专利技术将岩爆评估工作和参数信息利用BIM技术进行数字化存储，实现了对隧址区地质以及深埋长大隧道的数据和岩爆评估信息的有效存
储；通过将包括隧址区三维地质模型和隧道模型的BIM模型按照小于100米的预设长度分段分别进行岩爆评估，实现了对深埋长大隧道的精细评估，还将评估结果通过更改BIM模型图元的方式实现了将岩爆评估结果进行更为直观的可视化表达。
附图说明
[0033]图1为实施例1的基于BIM模型的深埋长大隧道岩爆评估可视化方法流程图。
[0034]图2为实施例1隧址区地质三维模型的示意图。
[0035]图3为实施例1隧址区三维地应力分布情况的示意图。
[0036]图4为实施例1高地应力区段划分的示意图。
[0037]图5为实施例1岩爆区段划分的示意图。
[0038]图6为实施例1岩爆待评估区段划分及岩爆评估结果的示意图。
具体实施方式
[0039]下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0040]由于BIM模型本身具有几本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于BIM模型的深埋长大隧道岩爆评估可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，建立具有隧址区三维地质模型的BIM模型；在BIM模型中基于所述隧址区地质三维模型建立以预设长度分段的隧道模型；所述预设长度分段小于100米；S2，将所述BIM模型导入三维有限差分程序进行网格划分，获取岩土物理参数的模拟参数，对BIM模型进行地应力反演，得到隧址区的三维地应力分布；S3，将地应力分布情况输入到所述BIM模型，并根据阈值划分所述BIM模型的高地应力区；S4，按照所述预设长度分段对BIM模型进行潜在岩爆区段划分和岩爆等级评估，并根据所述潜在岩爆区段划分和/或岩爆等级评估结果更改该潜在岩爆区段内BIM模型的图元信息。2.如权利要求1所述的基于BIM模型的深埋长大隧道岩爆评估可视化方法，其特征在于，所述方法在步骤S4执行完之后，还包括以下步骤：S5，对所述BIM模型开展隧道开挖数值模拟，结合有限元数值分析，对开挖方式提出建议。3.如权利要求1所述的基于BIM模型的深埋长大隧道岩爆评估可视化方法，其特征在于，步骤S1中建立具有隧址区地质三维模型的BIM模型，具体包括：根据待评估隧道区地质勘察资料中的岩性、围岩类别及地质构造，建立具有隧址区地质三维模型的BIM模型；步骤S1中，所述隧道模型包含隧址岩性信息、围岩等级信息、岩体力学信息、等高线高程信息、隧道沿线埋深信息、隧道尺寸信息在内的地质特征及隧道设计参数信息。4.如权利要求3所述的基于BIM模型的深埋长大隧道岩爆评估可视化方法，其特征在于，步骤S3中具体包括：S31，将根据所述地应力分布情况，计算所述隧道模型每个预设长度分段内的地应力平均值，并输入到所述BIM模型中；S32，根据阈值划分所述BIM模型的高地应力区。5.如权利要求4所述的基于BIM模型的深埋长大隧道岩爆评估可视化方法，其特征在于，步骤S4中按照所述预设长度分段对BIM模型进行潜在岩爆区段划分和岩爆等级评估时，如果该预设长度分段内所述BIM模型为高应...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯涛，徐正宣，陈明浩，张夏临，王厚宇，刘造保，邹杨，伊小娟，袁东，于振江，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：