一种注浆堵水作业的BIM模型构建方法及系统与流程

本发明涉及模型构建，具体涉及一种注浆堵水作业的bim模型构建方法及系统。

背景技术：

1、注浆堵水作业是隧道、地下通道、矿山巷道和地下厂房等地下工程中常用的渗漏治理及结构补强方式，其通常根据现场渗漏点位置、渗漏范围、衬砌结构状态、围岩裂隙分布以及既有施工资料，确定注浆孔布设位置、钻孔角度、钻孔深度、注浆压力、注浆量以及注浆顺序等参数，通过向衬砌背后空隙、围岩裂隙或渗漏水通道内注入浆液，实现封堵地下水流通道、改善结构整体防水性能的目的。近年来，随着bim（建筑信息模型）技术在地下工程运维和施工管理中的深入应用，现有技术中开始将注浆堵水作业信息与三维bim模型结合，以便在模型中直观表达渗漏点、注浆孔轨迹、衬砌结构实体、围岩区域以及注浆施工记录等多维信息。通过构建注浆堵水作业bim模型，可以实现渗漏位置可视化、注浆孔空间布置可视化、施工过程信息数字化归档以及后续堵水效果追踪，从而为注浆方案设计和现场施工管理提供有力的辅助依据。

2、现有的注浆堵水作业bim模型构建方法是将现场可见出水点、注浆孔参数和衬砌模型进行简单的坐标“绑定”或表面“挂接”。然而，在实际情况中由于地下水在衬砌结构内的运移、蔓延及毛细作用，表面出水点并不能直接反映衬砌背后或结构缝隙中真正的“主导水通道段”；同时，仅在bim中绘制注浆孔的三维连线，严重缺少根据注浆孔实际的钻进深度、注浆压力和注浆体积等关键工艺参数生成“三维预计封堵范围”，并将该范围与主要导水通道进行空间匹配与偏离度计算的深度分析过程，直接导致模型表象与地下实际脱节，即注浆孔虽然在bim模型的三维视口中显示为紧贴可见渗漏点，似乎已经完成了封堵，但其浆液实际的有效扩散范围极有可能根本没有覆盖到真正需要优先封堵的源头导水位置，这种“假性命中”使得现有的bim模型仅仅是一个数据展示看板，无法辅助施工人员判断注浆孔的真实效能，难以指导由于孔位偏离产生的二次补孔作业，更无法为最终的防渗漏质量闭环追溯提供科学的三维空间逻辑支撑。

技术实现思路

1、为了解决现有的注浆堵水作业bim模型无法精准锁定真实导水通道并有效评估注浆孔的真实三维封堵效能，导致模型表象与地下实际脱节，以及防渗漏三维空间逻辑支撑不合理的技术问题，本发明的目的在于提供一种注浆堵水作业的bim模型构建方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、第一方面，本发明一个实施例提供了一种注浆堵水作业的bim模型构建方法，该方法包括以下步骤：

3、获取出水点渗漏数据、缝隙数据及注浆孔施工数据并映射至bim坐标系；

4、提取出水点周边的候选缝隙，根据每个候选缝隙沿水迹反向的投影长度、出水点的渗漏宽度，以及每个候选缝隙与出水点的空间距离，获取每个候选缝隙的水迹重合长度；基于每个候选缝隙的分支缝隙宽度与其缝隙宽度的比值，结合每个候选缝隙的背后接续长度和水迹重合长度，获取每个候选缝隙的导水长度，确定出水点的主导水路径；

5、基于注浆孔到主导水路径的距离、注浆孔的孔径、注浆压力、注浆体积和预估背水压力，以及主导水路径的空隙容积，结合浆液的材料基准扩散半径，获取注浆孔的预计封堵范围；

6、基于主导水路径在预计封堵范围内的覆盖比例及未覆盖部分距封堵边界的距离，获取注浆孔的封堵偏离程度，进而对注浆孔进行标记，并在bim模型中进行可视化关联显示。

7、进一步地，所述水迹重合长度的获取方法为：

8、对于任一出水点的任一候选缝隙，将该候选缝隙与该出水点的空间距离，作为分析距离；

9、将该出水点的渗漏宽度，与所述渗漏宽度和所述分析距离之和的比值，作为该候选缝隙的距离折减比例；若该出水点为点状渗漏，则将所述渗漏宽度设定为预设最小展开宽度；

10、将该候选缝隙沿水迹反向的投影长度与所述距离折减比例的乘积，作为该候选缝隙的水迹重合长度；若该候选缝隙的方向与水迹反向的夹角大于90°，则将投影长度设定为0。

11、进一步地，所述导水长度的获取方法为：

12、对于任一候选缝隙和该候选缝隙相连的任一分支缝隙，将该分支缝隙的宽度与该候选缝隙的宽度的比值，作为该分支缝隙的参考比例；

13、将该分支缝隙的延伸长度和参考比例的乘积，作为该分支缝隙的参考折算长度；

14、将该候选缝隙相连的所有分支缝隙的参考折算长度的相加结果，作为该候选缝隙的分支折算长度；

15、将该候选缝隙的背后接续长度，与所述背后接续长度和所述分支折算长度之和的比值，作为该候选缝隙的导水保留比例；

16、将该候选缝隙的水迹重合长度与所述导水保留比例的乘积，作为该候选缝隙的导水长度；若所述背后接续长度与所述分支折算长度之和为零，则直接将导水长度设定为0。

17、进一步地，所述主导水路径的获取方法为：

18、对于任一出水点，获取该出水点的每个候选缝隙的导水长度，将最大的导水长度对应的候选缝隙，作为该出水点的主导水路径。

19、进一步地，所述预计封堵范围的获取方法为：

20、对于任一主导水路径，将距离该主导水路径的最小距离小于或者等于预设影响距离阈值的注浆孔，作为该主导水路径对应的注浆孔；

21、对于该主导水路径对应的任一注浆孔，将该注浆孔到该主导水路径的最小距离，作为该注浆孔的参考距离；将该注浆孔的孔径，与所述孔径和所述参考距离之和的比值，作为该注浆孔的终孔接近比例；

22、基于该注浆孔的注浆压力和预估背水压力，获取该注浆孔的压力作用比例；

23、将终孔接近比例与压力作用比例的乘积，作为该注浆孔的正压入缝比例；

24、将该注浆孔的注浆体积与该主导水路径的空隙容积的比值，作为注浆充填比；

25、将正压入缝比例与注浆充填比的乘积，与浆液的材料基准扩散半径相乘，得到该注浆孔的基础封堵半径；

26、以该注浆孔的终孔位置为中心，以基础封堵半径生成三维包络区域，利用bim模型中的衬砌实体边界和空隙边界对所述三维包络区域进行裁切，获得该注浆孔的预计封堵范围。

27、进一步地，所述压力作用比例的获取方法为：

28、将该注浆孔的注浆压力减去预估背水压力，获得该注浆孔的参考压力；若参考压力小于0，则强制设定参考压力为0；

29、将该注浆孔的注浆压力与预设极小正数的相加结果，作为参考分母；

30、将参考压力与所述参考分母的比值，作为该注浆孔的压力作用比例。

31、进一步地，所述封堵偏离程度的获取方法为：

32、对于任一主导水路径对应的任一注浆孔，获取该主导水路径落入该注浆孔的预计封堵范围内的实际长度，将所述实际长度与该主导水路径的总长度的比值，作为该注浆孔的覆盖比例；

33、将常数1减去所述覆盖比例，获得该注浆孔的未覆盖比例；

34、若未覆盖比例为0，则直接将该注浆孔的未覆盖边界距离设定为0；

35、若该主导水路径中未落入所述预计封堵范围的部分被切分为多段不连续的线段，则选取其中长度最大的一段连续线段作为基准线段，获取该基准线段的中心点至所述预计封堵范围边界的直线距离，作为该注浆孔的未覆盖边界距离；

36、若该主导水路径中未落入所述预计封堵范围的部分为单一连续线段，则直接获取该单一连续线段的中心点至所述预计封堵范围边界的直线距离，作为该注浆孔的未覆盖边界距离；

37、将所述未覆盖边界距离除以该注浆孔的基础封堵半径，得到该注浆孔的距离偏离比例；

38、将所述未覆盖比例与所述距离偏离比例的乘积，作为该注浆孔的封堵偏离程度。

39、进一步地，所述对注浆孔进行标记的方法为：

40、若所述未覆盖比例小于或者等于预设未覆盖比例阈值，则将该注浆孔标记为封堵对应孔；

41、若所述未覆盖比例大于预设未覆盖比例阈值，且所述封堵偏离程度小于或者等于预设偏离程度阈值，则将该注浆孔标记为边界复核孔；

42、若所述未覆盖比例大于预设未覆盖比例阈值，且所述封堵偏离程度大于预设偏离程度阈值，则将该注浆孔标记为空间偏离孔。

43、进一步地，所述候选缝隙的获取方法为：

44、对于任一出水点，将该出水点的预设邻域范围内长度大于预设长度阈值的各个缝隙，均作为该出水点的候选缝隙。

45、第二方面，本发明另一个实施例提供了一种注浆堵水作业的bim模型构建系统，该系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时，实现上述任意一项方法的步骤。

46、本发明具有如下有益效果：

47、本发明首先提取出水点周边的候选缝隙，提高数据处理效率，排除无关远端缝隙及微小干缩裂缝的干扰；为了从候选缝隙中初步筛选出空间上邻近且与水流出露方向一致的缝隙段，进而根据每个候选缝隙沿水迹反向的投影长度、出水点的渗漏宽度，以及每个候选缝隙与出水点的空间距离，获取每个候选缝隙的水迹重合长度，准确反映出每个候选缝隙在考虑了空间距离衰减后，其缝隙走向与表面水流溯源方向的有效吻合程度，有利于剔除偏离出水点过远或与水流反向相悖的无效缝隙；为了评估候选缝隙的实际水流输运能力并排除水流中途被分散的干扰，进一步基于每个候选缝隙的分支缝隙宽度与其缝隙宽度的比值，结合每个候选缝隙的背后接续长度和水迹重合长度，获取每个候选缝隙的导水长度，准确反映出对应候选缝隙在历经分支水流损耗后，能够有效导通至出水点的综合输水能力，从而准确确定出水点的主导水路径，精准锁定为出水点提供地下水补给的真实通道；为了准确评估每个注浆孔在施工约束下的真实封堵效能，进而基于注浆孔到主导水路径的距离、注浆孔的孔径、注浆压力、注浆体积和预估背水压力，以及主导水路径的空隙容积，结合浆液的材料基准扩散半径，获取注浆孔的预计封堵范围，实现了从一维钻进参数到三维空间封堵区划的可靠转换；为了量化注浆孔实际施工位置与目标水路的空间错位情况，进而基于主导水路径在预计封堵范围内的覆盖比例及未覆盖部分距封堵边界的距离，获取注浆孔的封堵偏离程度，准确反映出注浆孔由于孔位偏差、深度不足或浆液扩散受限导致的部分或完全脱靶情况，有效克服了现有bim模型中注浆孔假性命中的缺陷，进而对注浆孔进行标记，并在bim模型中进行可视化关联显示，为现场施工作业提供了明确的复核与补救指导，为后续快速追溯质量问题和精准布置补充注浆孔提供了直观的数据支撑。