【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑施工，更具体地，涉及一种基于bim-fem自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法及系统。
技术介绍
1、随着地铁线路需求的增加，新的隧道将不可避免地在既有隧道的上方或下方建造。新建隧道开挖很容易导致既有隧道不均匀沉降的问题，严重影响了既有隧道的运营安全。数值模拟可以准确模拟土体和隧道结构的变形，通过对土体和结构的力学性质进行精确建模，可以获得较为准确的沉降分析结果。然而由于施工环境的复杂多变性，盾构下穿既有隧道工程在勘察、设计和施工过程中产生的信息数据格式不同。传统bim-有限元数值模拟很难实现复杂结构参数化模型建立和不同数据格式集成，同时在模型转换的过程中往往存在部分数据丢失的问题，在数据交互过程中缺少控制模型和网格精度的标准，影响数值模拟的可行性与准确性。因此，亟需开发一种高效、精准的复杂条件盾构近接工程智能设计和数值模拟框架。
2、虽然以前研究在进行岩土工程数值模拟和力学分析时考虑了采用bim技术构建的隧道结构模型和地质模型，但是无论是从模型的精细程度方面，还是从两种模型的融合程度方面，目前都难以达到大规模精细化的地下工程计算要求。同时缺乏有效的数值模型更新和进行有限元计算网格划分手段，难以满足数字化设计和动态化反馈的需求。这些因素影响数值模拟计算的效率和准确性。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种基于bim-fem自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法和系统，基于bim技术构建地质和盾构隧道一体化模型
2、为了实现上述目的，本专利技术的一个方面提供一种基于bim-fem自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、s100:根据原位地质点云数据和图纸建立盾构隧道施工精细化bim模型；
4、s200:将所述盾构隧道施工精细化bim模型导入bim-fem自动化集成框架中，进行数据传递、精细化网格划分和检查优化，获得满足abaqus分析要求的fem近接工程网格模型；
5、s300:将所述fem近接工程网格模型导入abaqus有限元分析软件，进行模拟、分析新建隧道开挖过程中既有隧道的变形模式，生成fem近接工程数值模型；
6、s400:在所述fem近接工程数值模型中，通过fem自动化预处理流程对新建隧道开挖对既有隧道的影响进行数值模拟，获得新建隧道开挖对既有隧道影响的数值模拟结果；
7、s500:将所述数值模拟结果与现场监测结果进行对比，验证所述fem近接工程数值模型的可靠性。
8、进一步地，步骤s100中所述根据原位地质点云数据和图纸建立盾构隧道施工精细化bim模型，包括如下步骤：
9、s11:采集盾构隧道原位地质点云数据和绘制相应的cad图纸；
10、s12:根据所述原位地质点云数据和绘制相应的cad图纸，采用“点-面-体”三维地质模型构建方法，借助dynamo插件进行二次开发，获得近接施工区域内3d地形地质模型；
11、s13:通过revit与dynamo插件的使用，利用python script实现自动化通用tbm盾构管环的放置过程，减少tbm盾构管环沿线的放置偏差；同时使用dynamo沿线放置和更新盾构管环的参数(如环的旋转)，建立盾构隧道参数化模型。
12、进一步地，步骤s200中所述构建bim-fem自动化集成框架，将所述盾构隧道施工精细化bim模型导入所述bim-fem自动化集成框架中，进行数据传递、精细化网格划分和检查优化，获得满足abaqus分析要求的fem近接工程网格模型，包括：
13、s21:bim模型文件数据传递；将精确的3d地形地质模型和盾构隧道参数化模型从revit导出为.sat格式，获得.sat文件，并将地质和隧道材料特性参数数据记录在.txt文件中，获得.txt参数记录文件；
14、s22:自动化网格生成与检查优化；将所述.sat文件导入hypermesh软件进行几何模型处理和网格划分，生成高细节的六面体网格；将网格划分标准和基于几何特征的网格形态控制标准分别在.criteria和.param文件中定义，获得定义后的.criteria和.param文件；通过编写.tcl脚本调用所述定义后的.criteria和.param文件，检查网格质量，实现bim-fem的全过程自动化网格生成与检查优化，获得经检验和优化后的fem近接工程网络模型。
15、进一步地，步骤s300中，将所述fem近接工程网格模型导入abaqus有限元分析软件，在abaqus有限元分析软件中进行模拟、分析新建隧道开挖过程中既有隧道的变形模式，生成fem近接工程数值模型，包括：
16、将所述经检验和优化后的fem近接工程网络模型导出为.inp文件；
17、将所述.inp文件导入abaqus有限元分析软件，通过关联元素名称来提取实体属性，并结合.txt参数记录文件，自动为abaqus有限元分析软件生成python代码，获得包含盾构隧道几何信息、材料属性定义、边界条件定义的.inp计算文件；
18、在abaqus有限元分析软件中进行模拟、分析新建隧道开挖过程中既有隧道的变形模式，生成fem近接工程数值模型。
19、进一步地，步骤s400中，在所述fem近接工程数值模型中，通过fem自动化预处理流程对新建隧道开挖对既有隧道的影响进行数值模拟，获得新建隧道开挖对既有隧道影响的数值模拟结果，包括：
20、s41：通过fem自动化预处理流程修改初始应力.inp计算文件，并在所述fem近接工程数值模型中添加初始应力条件，模拟初始地应力平衡；
21、s42：采用fem自动化预处理流程中单元复制功能，在修改后的初始应力.inp计算文件中添加“*elcopy”，实现管片、盾壳、等代层单元的创建，获得单元创建后的应力.inp计算文件；
22、s43：在所述单元创建后的应力.inp计算文件中定义隧道开挖掘进步骤，通过移除或添加相应的土体、管片、盾壳、等代层单元实现刚度迁移，从而完成新建盾构隧道的开挖掘进模拟，获得新建隧道开挖对既有隧道影响的数值模拟结果。
23、进一步地，步骤s41中，通过fem自动化预处理流程修改初始应力.inp计算文件，并在所述fem近接工程网格模型中添加初始应力条件，模拟初始地应力平衡，包括：
24、s41本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于BIM-FEM自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于BIM-FEM自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，其特征在于，步骤S100中所述根据原位地质点云数据和图纸建立盾构隧道施工精细化BIM模型，包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于BIM-FEM自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，其特征在于，步骤S200中将所述盾构隧道施工精细化BIM模型导入BIM-FEM自动化集成框架中，进行数据传递、精细化网格划分和检查优化，获得满足ABAQUS分析要求的FEM近接工程网格模型，包括：
4.根据权利要求1所述的基于BIM-FEM自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，其特征在于，步骤S300中，将所述FEM近接工程网格模型导入ABAQUS有限元分析软件，在ABAQUS有限元分析软件中进行模拟、分析新建隧道开挖过程中既有隧道的变形模式，生成FEM近接工程数值模型，包括：
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于BIM-FEM自动化框架的智能化隧道参数
6.根据权利要求5所述的基于BIM-FEM自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，其特征在于，步骤S41中，通过FEM自动化预处理流程修改初始应力.inp计算文件，并在所述FEM近接工程网格模型中添加初始应力条件，模拟初始地应力平衡，包括：
7.根据权利要求5所述的基于BIM-FEM自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，其特征在于，步骤S43中，在所述单元创建后的应力.inp计算文件中定义隧道开挖掘进步骤，通过移除或添加相应的土体、管片、盾壳、等代层单元实现刚度迁移，从而完成新建盾构隧道的开挖掘进模拟，包括：
8.一种基于BIM-FEM自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-7中任一项所述的基于BIM-FEM自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1至7中任一项权利要求所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于bim-fem自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于bim-fem自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，其特征在于，步骤s100中所述根据原位地质点云数据和图纸建立盾构隧道施工精细化bim模型，包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于bim-fem自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，其特征在于，步骤s200中将所述盾构隧道施工精细化bim模型导入bim-fem自动化集成框架中，进行数据传递、精细化网格划分和检查优化，获得满足abaqus分析要求的fem近接工程网格模型，包括：
4.根据权利要求1所述的基于bim-fem自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，其特征在于，步骤s300中，将所述fem近接工程网格模型导入abaqus有限元分析软件，在abaqus有限元分析软件中进行模拟、分析新建隧道开挖过程中既有隧道的变形模式，生成fem近接工程数值模型，包括：
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于bim-fem自动化框架的智能化隧道参数化建模与仿真方法，其特征在于，步骤s400中，在所述fem近接工程数值模型中，通过fem自动化...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴贤国，黄浩，张海波，陈虹宇，林福龙，胡耀峰，刘文，刘文黎，覃亚伟，徐文胜，朱海军，钟启凯，李培振，周鸣亮，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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