三维地质BIM模型与有限元模型的数据传递方法与流程

三维地质bim模型与有限元模型的数据传递方法
技术领域
1.本发明涉及bim 建模技术领域，尤其是指一种三维地质bim模型与有限元模型的数据传递方法。
2.

背景技术：

3.近年来，我国城市轨道交通建设迎来了行业迅猛发展期，越来越多城市开展了地铁建设。地铁隧道施工普遍采用盾构掘进与管片安装工法，采用有限元仿真模拟分析盾构施工过程，对保证施工安全，有重要的作用。
4.传统勘察报告是由文字报告、二维表格、地层剖面和图纸等组成的，详细地记录了勘察施工过程的一系列数据信息；而在盾构工程设计与施工过程，则强调结合地质条件与工程结构，用三维可视化的方法，描述岩土地层的信息。三维地质bim 模型，是一种利用建筑信息模型技术，参数化地生成三维地质模型，并赋予模型必要的岩土地层信息，便于设计和施工的一种地质表达方法。
5.有限元仿真是一种利用数字近似的方法对物理系统几何和载荷工况进行模拟的方法。在盾构工程中，通过有限元分析软件建立有限元模型，分析地质条件及管片结构的相互作用，对施工过程的工况进行仿真分析，可以实现对施工安全的预警。
6.由于bim 模型和有限元模型分别是由不同的软件创建的，其数据不能直接传递。用ifc 编缉的方法和revit 二次开发的传统方法进行数据传递，技术的门槛较高难以普遍实施。因此，需要一种普遍适用的bim 模型与有限元模型数据传递方法。
7.dynamo，是revit 软件自带的插件，是一种可视化数据编辑软件，方便技术人员对bim 模型的数据和形态进行控制。
8.

技术实现要素：

9.有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种三维地质bim模型与有限元模型的数据传递方法，其可以满足有限元模型对特定地质剖面仿真信息输入的要求。
10.为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种三维地质bim模型与有限元模型的数据传递方法，包括有以下步骤：s1：收集并整理工程勘察资料；s2：根据工程勘察资料，创建三维地质bim 模型，并添加族参数；s3：创建盾构管片bim 模型，并添加环号信息等族参数；s4：集成三维地质bim 模型及管片bim 模型；s5：查找所需环号的管片，对管片标识颜色快速识别，在该管片bim 模型平面图上创建剖面；
s6：读取剖面的bim 模型信息，输入至有限元模型。
11.优选的，所述工程勘察资料，包括工程地质资料、水文地质资料、原位测试资料和实验室试验资料。
12.优选的，所述三维地质bim 模型的创建方法包括以下步骤：用dynamo 将excel 表中的工程勘察数据导入，从中提取点数据；在dynamo 中根据岩土性质将点数据分组；分别将每层土的点数据生成三角网面，将上下层三角网面合成一个网面实体，即得到土层数据；将所述土层数据导入至revit 软件，生成三维地质bim 模型；在三维地质bim 模型的地质体上添加与岩土性质及有限元仿真有关的族参数。
13.优选的，所述盾构管片bim 模型的创建方法包括有以下步骤：绘制隧道平面图和隧道纵断面图；获取设计隧道中心线；设计隧道中心线上标记标签；获取校正隧道中心线上各个标签的坐标；创建盾构管片块，添加环号标识等族参数；盾构管片的拼接；完成隧道建模。
14.优选的，所述集成三维地质bim 模型与管片bim 模型，是在同一bim 文件中，把两个bim 模型按三维坐标链接重叠在一起，设置三维地质bim 模型的透明度以增加模型可视性。
15.优选的，所述查找所需环号的管片的方法是利用dynamo软件，通过查找管片bim 模型的环号标识定位管片位置。
16.优选的，所述标识颜色快速识别是利用dynamo 软件的颜色命令，使被选中管片模型显示为红色，易于在三维模型中识别。
17.优选的，所述创建剖面的方法是指在bim 模型平面视图里，沿红色的管片模型的中截面创建剖面，然后用鼠标右键转换到剖面视图。
18.优选的，所述剖面的bim 模型信息是直接在剖面上测量出的岩土地层与管片的几何信息，以及与有限元仿真有关的族参数。
19.优选的，所述有限元模型，是指用于有限元仿真分析的软件模型，其信息输入采用手动输入的方法。
20.本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：通过采用本发明方法，可以实现对任意盾构管片剖面的岩土地层性质的快速查看，可以同时实现三维地质bim 模型的几何信息与非几何信息的提取，从而提高了有限元仿真的效率，节约了工期，取得较好的经济效益和社会效益。
21.附图说明
22.图1是本发明之较佳实施例的流程示意图；图2 是本发明之较佳实施例中三维地质及管片bim 模型剖面图。
23.具体实施方式
24.本发明揭示了一种三维地质bim模型与有限元模型的数据传递方法，其基于盾构
工程，如图1所示，包括有以下步骤：s1：收集并整理工程勘察资料。整理工程勘察资料成excel 表格，包括岩土地层的工程地质参数、水文地质参数、原位测试成果、实验室试验成果等。
25.s2：根据工程勘察资料，创建三维地质bim 模型，并添加族参数。其中，族参数包括步骤s1 中的各项岩土地层参数，以及与有限元分析相关的参数，如泊松比、弹性模量、剪切模量等。
26.三维地质bim 模型的创建方法，包括：用dynamo 将excel 表的工程勘察数据导入，从中提取点数据；在dynamo 中根据岩土性质将点数据分组；分别将每层土的点数据生成三角网面，将上下层三角网面合成一个网面实体，即得到土层数据；将所述土层数据导入至revit 软件，生成三维地质bim 模型；在三维地质bim 模型的地质体上添加与岩土性质及有限元仿真有关的族参数。
27.s3：创建盾构管片bim 模型，并添加环号标识等族参数。盾构模型采用与三维地质bim 模型相同的软件相同的版本另行创建，以满足轻量化要求。所述盾构管片bim 模型的创建方法，包括有以下步骤：绘制隧道平面图和隧道纵断面图；获取设计隧道中心线；设计隧道中心线上标记标签；获取校正隧道中心线上各个标签的坐标；创建盾构管片块，添加环号标识等族参数；盾构管片的拼接；完成隧道建模。管片环号标识是指，在管片bim 模型族参数里，把标识的参数记录为环号。例如，在本实施例中，管片环号为“左线985 环”。环号的添加是利用dynamo 软件一次性添加到整个隧道管片中。除环号标识外，管片的材料密度、弹性模量、泊松比等也设为族参数。
28.s4：集成三维地质bim 模型及管片bim 模型。在同一bim 项目文件中，分别链接三维地质bim 模型及管片bim 模型，链接时以同一个坐标原点为参考保证位置的准确性，设置三维地质模型的透明度为50%以增加模型的可视性。在bim 项目文件中，可以同时显示两个模型的几何实体，可以同时读取两个模型的族参数。
29.s5：查找所需环号的管片，对管片标识颜色快速识别，在该管片bim模型平面图上创建剖面。在本实施例中，根据盾构设计或施工的要求，对某段盾构隧道进行有限元分析时，先确定分析段的管片编号起点与管片终点的编号，然后利用dynamo 查找分析段管片起点和终点位置，利用dynamo 对选中的管片bim 模型着色以实现快速识别。最后在管片bim 模型平面图上，沿着色的管片中截面创建剖面，然后用鼠标右键转换到剖面视图。
30.s6：读取剖面的bim 模型信息，输入至有限元模型。剖面的bim 模型信息，包括三维地质bim 模型信息及管片bim 模型信息，是直接在剖面上量出的岩土地层与管片的几何信息，以及与有限元仿真有关的族参数。读取的模型信息可直接输入到有限元模型中。有限元模型是指用于有限元仿真分析的软件模型，其信息输入采用手动输入的方法。
31.为了便于直观的理解进行上述方法步骤得到的三维地质及管片bim 模型剖面图，请参阅2，图2 是本发明三维地质bim模型与有限元模型的数据传递方法构建的三维地质及管片bim 模型剖面图。
32.本发明的设计重点是：通过采用本发明方法，可以实现对任意盾构管片剖面的岩土地层性质的快速查看，可以同时实现三维地质bim 模型的几何信息与非几何信息的提取，从而提高了有限元仿真的效率，节约了工期，取得较好的经济效益和社会效益。
33.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的
原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。