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朱合华:数字地下空间与工程应用进展

2013-07-23 21:35:57  来源:中国岩土网  阅读: 3637 次
来自同济大学土木工程学院地下建筑与工程系朱合华教授,在2013首届地下空间与现代城市中心国际论坛上,发表了关于“数字地下空间与工程应用进展”的主题报告。

同济大学土木工程学院地下建筑与工程系朱合华

同济大学土木工程学院地下建筑与工程系 朱合华

朱合华,同济大学岩土工程学科教授、教育部长江学者特聘教授。1919-1989年先后在重庆大学采矿工程专业、同济大学结构工程专业学习,1993.7-1995.8在日本大阪土质试验所和京都大学做博士后研究,2011.8-2012.7在美国佛吉尼亚理工大学做高级访问教授。现为Frontiers of Structural and Civil Engineering执行主编、岩土工程学报常务编委等;被聘请为英国剑桥大学智慧基础设施中心和日本大阪地域地层环境研究所国际学术顾问。撰写的学术期刊论文230余篇,主合编著作7部。获ICCES’13国际学术贡献奖(T.H.H.Pian奖)。

朱合华教授的主题报告如下:

大家好!我演讲的主题是《数字地下空间与工程应用进展》。上午的圆桌会议,几位嘉宾都谈到了这方面的问题,说明这个主题还是非常重要的。

地下工程有特点,首先它是非常复杂,然后他们的相互作用的,其次它是非常具有隐蔽性的东西。我们做研究的人看到这样一个复杂的对象,一开始想到的就是要控制它、驾驭它,可是后来发现很难驾驭,这个问题出在哪里呢?就是我们这些非现实的问题了解的不够透,我们需要采用一些好的预测的模型区预测它。因为是非现实性的东西,所以有时候预测起来也是非常困难的。在退一步说呢,那就是我们对它的了解不够,因为是地下的东西所以隐蔽性很大。因此只有先了解了再预知然后才能驾驭,这是一个过程。有人说我们要与地层交朋友,实际上就是要了解它,我们只有通过研究才能够预知、驾驭地质,最终达到解决工程的问题。

从一个城市方面来说,做一个工程也许我们地下信息不全面,会带来很多的工程问题,为此我们提出地下数字空间与工程。在1998年的时候就提出了这个概念,利用计算机的技术向原始地层信息用数字化的东西直观的表示出来,然后2002的时候我提出数字地下空间这样一个概念,叫作地面以下的空间的地层和地下水资源、地下管线等多元性的信息基层,用数字化的技术来实现地下空间的数字化管理,包括数字地层、地下管线等部分,统称为地下空间。2006年我们又转到工程上,对工程对象的运营进行全数字化的监控最终实现一个网。

一些基本概念。什么叫数字地下工程?勘察、设计、施工建设运用于防护于一体的全寿命周期的一个管理平台,为地下空间提供工程建设并未管理提供准确的数据高效的信息服务,将地下空间的信息和周边的信息、地上地下的信息进行有机的积层、动态更新。用GRS的概念表达可以用各种各样的方式进行采集,然后对它进行标准化、空间规模可视化、空间分析及运用。一个工程做好后资料会放在哪里呢?也许会放在资料室里,可是那并不怎么好用,其实这就是我们传统的数据管理模式。其实我们可以建立一个平台,把这些数据有效的、有目的的放到这个平台上让大家来共享,而共享是我们的目的所在。对地下空间来说,从地面到工程到施工最后到维护养护等等的数据都可以通过标准化的方式放到这个平台上,来进行简单的查询、数字一体化的分析、信息加工与服务等。

有哪些内容需要数字化:地层的数字化、周边环境的数字化、地下结构的数字化。地层的数字化就是通过三维可视化的数字地层为地下数字工程提供准确的工程地质、水文地质、环境地质数据来提供一些基于三维地质的一些分析功能。周边环境的数字化是指地面环境、地下环境进行数字化,为地下空间的设计施工、维护提供准确的数据,比用作于可视化的表达,提供空间分析、距离测量、影响范围分析。

我们结合数字化模型进行分析建设数字一体化,建设数字像格式方法实现、建设数据管理的分析,通过网络的技术运营与自动建设相连实践地下数字化管理。我们这是一个三维的场景。运营维护数字化是以结构、相关的调查、监测、病态、维护信息,必须设计施工管理位移周期数字化模型给运营维护提供依据。这里建立一些健康评估施行地下结构安全等级的评定来评价。我们有几个建议。这是我们1号地铁做交通实施建议以及病态的情况,我们可以在上面表达出来。这是检查数据和相关的图像。

这是我们另作的一个甘肃隧道还有大曲病态的渠道非常多。我们把大曲的病态给记录下来。这些部位形成探测部位,我们可以探测它实际的厚度是多少,实际状态怎么样。包括它的表面操作情况等等隧道状态进行评估。 那么,安全数字化是在地下空间周期数字模型基础上近期防灾安全模拟的安全议案。

在这里我们介绍几个案例。1.一个是空间很大的,也许是个小区这是长寿次的层次工程地质数据库系统。我们帮常州花了2年时间进行这样的系统,现在常州规划局在用这个东西,然后,他们新的东西数据往里面填,建立常州市地下空间一个空间地质分析,因为它的管械的数据在另一个单位这2个单位可以对接。这常州也在造轨道交通基础,在这个基础上整个地下工程施工前的分析。一部分重要建筑影响,对任意地方可以了解它的地理情况,这个三维地层的展现。2.刚才对层次范围的。层次范围我们在做延安的上山建城,我们在期末建层要把三个却皮用数字化方式要以延安的建城过程记录下来,将来再建立城市基础上就有一些数字基础。3.是上海世博会之前,当时也是世博项目是为世博园服务叫上海电力电缆最大收购工艺厂。因为施工为题,是关于施工安全问题。这全程是15公里是上海3家公司进行施工的,这些东西是登陆基础登陆法来做的,这红的是硬管基础做的如黄浦江工程非常复杂的,这些圈圈点穿越点穿越轨道交通12次穿越,穿越很多穿越南北高架非常近,上传下调举步围江多次穿越主要交通。最大距离4.7M最小距离1.5M。这个工程方式难度很大,那么以后甲方实规划化。

这是一个平台数字化网络平台为电力公司施工方建立设计权限应用。看下着是表达工程进度的情况,这个是我们数字化基础实施控制集合起来联系安全措施,达到多少工程建设看这些造型(图片)执教控制。大家看下这个模型表(图片)三维中心的表达,大家看看地上地下一体化完全可以做到从上面可以看到下面,从下面可以看到上面。点击这部分是一部分信息部是简单动画是信息数据。

第三个例子,我们看到建设和养护阶段,怎么把建和养联合起来叫做建养一体化,怎么实践这个过程当时整理长江隧道做的工作(图片),给予长江第一桥原来管理信息系统(MIS系统),项目管理用的,在这个基础上建立了一个数字化的信息系统。工程数据采购输出基层加工分析信息基础最大化。这个就是在建设阶段把各种信息记录下来的一个结果,包括隧道、道路、施工等信息。

谢谢大家!


本次会议专题地址:http://www.yantuchina.com/zt/2013dxkj

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