BIM三维隧道设计
隧道施工bim应用案例
隧道施工BIM应用案例：深圳地铁6号线隧道施工1. 案例背景深圳地铁6号线是深圳市的一条城市轨道交通线路，全长约51.6公里，共设车站32座。
其中，6号线东段为地下隧道段，全长约19.3公里，涉及多个隧道区间的施工。
为了提高隧道施工的效率和质量，减少人为误差和安全风险，深圳地铁公司采用了BIM（Building Information Modeling）技术来辅助隧道施工过程。
BIM技术通过数字化建模和协同设计，在隧道施工前进行全面的规划和模拟，并在实际施工中实时监控和调整。
2. 案例过程2.1 隧道设计与模拟在隧道施工前，BIM团队对隧道进行了详细的设计和模拟。
他们首先收集了现场勘测数据、地质勘探数据等基础信息，并利用BIM软件将这些数据进行整合和分析。
然后，他们根据设计要求和现场条件，在BIM软件中建立了三维模型，并对模型进行了参数化设置。
利用BIM软件，设计团队可以模拟不同施工阶段的隧道结构和施工工艺，并通过可视化的方式展示给相关人员。
这样一来，设计团队可以更好地理解和评估各种施工方案的可行性和风险，并进行优化。
2.2 施工过程监控与调整在隧道施工过程中，BIM技术起到了实时监控和调整的作用。
通过在施工现场安装传感器和监测设备，BIM系统可以实时获取隧道结构的变形、位移、应力等数据，并与预设的模型进行对比分析。
如果发现实际施工情况与预期有较大偏差，BIM系统会自动发出警报，并提供相应的调整建议。
例如，在一次隧道开挖过程中，BIM系统检测到地质条件与设计模型不符，存在较大风险时，它会向相关人员发送预警信息，并提供合理的调整方案。
这样一来，施工人员可以及时采取措施避免事故发生。
2.3 施工协同与信息共享在隧道施工过程中，涉及到多个专业团队、承包商和监理单位的合作。
BIM技术通过提供一个共享平台，促进了各方之间的协同工作和信息共享。
在BIM平台上，各个团队可以实时查看和更新隧道的设计模型、施工进度、材料采购等信息。
BIM技术在地铁隧道工程施工中的应用分析
BIM技术在地铁隧道工程施工中的应用分析BIM技术（Building Information Modeling），即建筑信息模型技术，是一种通过数字化、三维化的方式对建筑工程进行设计、施工和管理的技术手段。
随着信息化技术的不断发展，BIM技术已经逐渐应用于地铁隧道工程施工中，成为了提高地铁隧道施工效率和质量的重要工具。
1. 地质勘察和设计阶段：BIM技术可以通过实时的地下勘察数据和三维地质模型，为隧道设计提供更加准确、全面的地质信息，帮助工程师制定更合理的设计方案。
2. 施工过程管理：BIM技术可以将隧道工程的设计模型与实际施工过程相结合，实现对施工进度、材料使用、人员安排等方面的实时监控和管理，提高施工效率和减少施工风险。
3. 安全保障：BIM技术可以利用虚拟仿真技术，对施工现场进行安全分析和评估，预测可能出现的安全隐患，并提供相应的安全措施和预案，保障施工人员的安全。
4. 施工质量控制：BIM技术可以利用数字化模型对材料使用、设备安装、工艺流程等进行可视化管理和监控，提高工程的质量和精度。
BIM技术在地铁隧道工程施工中的应用主要体现在设计优化、施工管理、安全保障和质量控制等方面，为地铁隧道工程施工提供了更多可能性和支持。
1. 设计优化：通过BIM技术可以实现隧道工程的全过程数字化设计和模拟，有利于对设计方案进行优化和改进，提高隧道工程的设计效率和质量。
4. 质量控制：BIM技术可以实现对施工过程的全面监控和管理，减少因施工过程中的错误和疏漏导致的质量问题，提高工程的质量和精度。
5. 数据管理：BIM技术可以对地铁隧道工程施工过程中产生的各类数据和信息进行有效管理和整合，为后续的运营维护提供数据支持和保障。
三、BIM技术在地铁隧道工程施工中的挑战和发展趋势尽管BIM技术在地铁隧道工程施工中发挥着重要的作用，但其在实际应用中仍然面临一些挑战和问题，主要包括以下几个方面：1. 技术标准不统一：由于目前BIM技术的标准和规范尚未统一，导致不同地区和不同部门对BIM技术的理解和应用存在差异，影响了BIM技术在地铁隧道工程施工中的应用效果。
3dmax隧道建模工作流程
3dmax隧道建模工作流程3Dmax是一款功能强大的三维建模软件，广泛应用于建筑、游戏、动画等领域。
本文将介绍使用3Dmax进行隧道建模的工作流程。
一、收集参考资料在进行隧道建模之前，首先需要收集相关的参考资料。
可以通过上网搜索、查阅相关书籍或者实地考察等方式获取隧道的外观、结构、尺寸等信息。
收集到的参考资料将为后续的建模工作提供参考和指导。
二、创建场景在3Dmax中创建一个新的场景，设置好工作单位和系统参数。
可以根据实际需求设置场景的大小、光照效果等。
三、绘制基础形状使用3Dmax的建模工具，如盒子、圆柱等，绘制隧道的基础形状。
可以根据参考资料中的尺寸信息来确定形状的大小和比例。
四、建立细节在基础形状的基础上，逐步建立隧道的细节。
可以使用3Dmax提供的修改工具进行形状的调整和变形，使其更加贴合实际的隧道形态。
可以添加隧道的入口、出口、墙壁、天花板等细节，使模型更加真实。
五、添加材质和纹理为隧道模型添加适当的材质和纹理，使其更加真实。
可以使用3Dmax自带的材质库，也可以自己制作和导入材质。
根据实际情况，可以添加隧道内部的灯光效果，提高模型的逼真度。
六、设置相机和视角通过设置相机和视角，调整观察者的位置和角度，以便更好地展示隧道模型。
可以设置相机的位置、焦距、光圈等参数，调整视角的远近和广角。
七、渲染模型在模型建立和材质设置完成后，进行渲染。
使用3Dmax的渲染工具，设置好渲染的参数，如分辨率、光照效果等，进行渲染操作。
可以选择不同的渲染器，如默认的扫描线渲染器、Arnold渲染器等，根据需求选择合适的渲染方式。
八、调整和优化在渲染完成后，对模型进行调整和优化。
可以根据渲染结果进行细节的修正和改进，使模型更加精细。
同时，也可以对模型进行优化，减少不必要的细节和面数，提高模型的性能。
九、导出和应用将完成的隧道模型导出为合适的格式，如.obj、.fbx等，以便在其他软件中使用。
可以将模型导入到游戏引擎中，或者用于建筑设计和可视化等领域。
基于BIM的公路隧道设计方法与制作流程
图片简介:本技术介绍了一种基于BIM的公路隧道设计方法，1：根据测绘和勘测数据建立地形、地质模型，确定隧道围岩级别；2：定义隧道材质特征库，根据计算建立隧道横断面模板库；3：根据项目总体设计方案，建立隧道三维路线和横通道及斜井空间曲线模型；4：根据隧道各横断面设计里程，建立隧道主洞分段模型；5：建立斜井、横通道、洞门结构模型；6：建立隧道其他辅助工程措施构件，钢筋、钢支撑、钢架，机电构件；7：所述隧道工程量统计，BIM模型应用。
本技术将地形和地质模型同隧道主体融合，能够对三维线路进行实时修改、相关联图纸自动修改，从而达到工程设计信息在BIM模型中的完整体现目的，为后期模型信息传递和应用提供帮助。
技术要求1.一种基于BIM的公路隧道设计方法，其特征在于：包括下述步骤：步骤1：根据测绘和勘测数据建立地形、地质模型，确定隧道围岩级别；步骤2：定义所述隧道材质特征库，根据计算建立隧道横断面模板库；步骤3：根据项目总体设计方案，建立所述隧道三维路线和横通道及斜井空间曲线模型；步骤4：根据所述隧道各横断面设计里程，建立隧道主洞分段模型；步骤5：建立所述斜井、横通道、洞门结构模型；步骤6：建立所述隧道其他辅助工程措施构件，包括钢筋、钢支撑、钢架、机电构件；步骤7：所述隧道工程量统计，BIM模型应用。
2.根据权利要求1所述基于BIM的公路隧道设计方法，其特征在于：步骤1中，所述的根据测绘和勘测数据建立地形、地质模型，确定隧道围岩级别的步骤为：S11、根据测绘专业提供的地形图，选取设定范围等高线和高程点，创建过滤器组，使用“特征”来定义数字地形模型生成的源数据，所述源数据的类型为随机、断裂线、外部边界、内部边界或轮廓；S12、通过所述过滤器组中 “自动选择”工具对所述高程点最近的三个点来创建三角形平面，通过对所述等高线内部和外部边界进行三角网组合形成三维地形，根据钻孔桩数据建立隧道段地质模型；S13、按照设计规范划分隧道围岩等级。
建筑信息模型(BIM)技术在隧道工程中应用现状与分析
建筑信息模型（BIM）技术在隧道工程中应用现状与分析摘要：建筑信息模型（BIM）技术在土木工程多个领域已得到广泛应用。
由于隧道工程具有带状分布、地质条件密切相关等独特的特征，其结构形式与建筑工程也有较大差异，因此BIM技术在隧道工程中的应用与建筑工程相比具有一定的特殊性。
关键词：建筑信息模型；（BIM）技术；隧道工程1 隧道工程信息建模技术现状与分析1.1 隧道工程信息建模技术现状1.1.1隧道结构BIM建模目前主流的BIM建模软件缺少隧道结构所需的模型族库，直接建立隧道结构模型有诸多不便。
现有的隧道结构BIM建模方法可分为两类：（1）提取隧道轴线、建立参数化模型单元、将模型单元沿轴线拼接；（2）开发隧道辅助设计系统，根据轴线坐标和参数化断面设计，建立一体化隧道结构模型。
在山岭隧道方面，基于IFCAlignment1.0标准，对铁路工程常用缓和曲线统一参数表达、里程系统和非几何属性等进行扩充与修改，实现隧道中心线数据精确传递，自动生成线路中心线对象。
利用Microstation软件建立能够重复使用、参数驱动的隧道三维模型单元，提高设计效率和模型标准化程度。
将不同围岩等级的参数化单元构件模型根据地质情况，沿三维轴线拉伸和拼装形成整条隧道模型。
针对隧道中存在的横通道等附属结构，开发了洞室与暗洞相交点的自动剪切程序，提高隧道接口处建模的效率。
在盾构隧道方面，建立盾构隧道管片参数化模型，根据隧道线路自动计算每环管片的安装位置坐标和方向向量，通过拼装形成盾构隧道整体结构模型。
除通过拼接模型单元建立完整隧道外，基于BIM软件开发隧道辅助设计系统，通过坐标数据生成三维轴线，经参数化断面设计后建立洞身模型，并附加构件属性信息，最后对横通道进行自动识别和剪切，得到一体化隧道结构模型。
上述建模方法均已较为成熟，能够方便并且较为准确地建立隧道结构BIM模型。
然而在一些结构特殊部位，例如结构形式改变处、横通道位置处等，一般还是需要较多的人工处理。
bim技术在桥隧设计中的应用
bim技术在桥隧设计中的应用
BIM技术就是“建筑信息模型”这门高科技，在桥梁和隧道设计上可是发挥了大作用呢！
像真的一样画图：
设计师们可以用BIM技术在电脑里像搭积木一样把桥梁或者隧道立体地搭建起来，看得清清楚楚，连小细节都能一览无余，这样在动工前就能发现可能存在的问题，避免以后返工。
给大桥和隧道做体检：
BIM模型还能和一些专门检查结构稳定性的软件连起来，就像给桥和隧道做全面体检一样，看看它们承受各种压力的能力怎么样，然后帮着设计得更结实、省钱又耐用。
大家一起来画画：
不同专业的设计师都可以在一个共享的BIM模型上一起工作，就像团队协作画一幅大画，谁改动了什么，大家都能及时看到，减少误会，加快设计速度。
模拟施工就像演电影：
这个技术还能像拍电影一样把施工过程预演一遍，看哪里摆设备最合适，先做什么再做什么，这样到了真正施工的时候就不会手忙脚乱，还能节省时间和钱。
算账算得又快又准：
利用BIM模型，能够快速准确地计算出建桥修隧道要用多少材料，需要多少钱，让项目预算控制得明明白白。
提前揪出“打架”的地方：
在设计时，如果桥墩的位置和其他设施比如水管、电缆有冲突，BIM 技术能提前发现这些“矛盾点”，早早就规划好怎么改，避免后期施工时出现问题。
以后管护也方便：
建成后的桥和隧道，当初设计时用的BIM模型还能继续发挥作用，帮助管理人员更好地维护设施，保障运行安全。
绿色环保一把抓：
BIM模型还能结合环保因素，考虑桥梁和隧道建设对环境的影响，以及如何节能降耗，让我们的工程既实用又环保。
所以啊，BIM技术就是咱桥梁和隧道设计师的好帮手，从头到尾都发挥着重要作用，让工程做得既科学又高效。
基于bim技术的铁路隧道正向设计研究
收稿日期:20190906基金项目:中国铁路总公司BIM 试点项目;北京科技服务业促进专项;中铁工程设计咨询集团有限公司科技开发计划课题(BIM-研2019-12)㊂作者简介:张 轩(1991 ),男,2014年毕业于西南交通大学土木工程专业,工学学士,工程师㊂文章编号:16727479(2020)01010304基于BIM 技术的铁路隧道正向设计研究张 轩(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055) 摘 要:以Bentley 平台和二次开发软件为技术支持,对基于BIM 技术的铁路隧道正向设计进行研究:结合新版软件功能,从项目创建㊁流程管理㊁参数化设计㊁三维建模㊁工程量统计等方面出发,总结BIM 正向设计在可视化㊁参数化设计㊁信息化管理㊁结合地形设计等方面具有的优势;另一方面,BIM 技术还存在部分构件建模过程复杂㊁二次开发软件不足㊁出图功能欠缺㊁参数化数字化设计不完善㊁审核难度大等问题㊂通过本次研究,进一步优化了铁路隧道BIM 正向设计流程,为在隧道专业中推广BIM 正向设计积累了宝贵的经验㊂关键词:铁路工程;隧道;BIM 技术;Bentley ;BIM正向设计中图分类号:U452 文献标识码:A DOI:10.19630/ki.tdkc.201909060010开放科学(资源服务)标识码(OSID):Research on Forward Design of Railway Tunnel Based on BIM TechnologyZhang Xuan(China Railway Engineering Design and Consulting Group Co.,Ltd.,Beijing 100055,China)Abstract :Taking Bentley platform and secondary development software as technical supports,this paperstudies the use of BIM forward design in railway bined with the functions of the new software,from the aspects of project creation,process management,parametric design,3d modeling and quantity statistics,the advantages of BIM forward design in visualization,parametric design,information management and terraindesign are summarized.On the other hand,some problems and suggestions are put forward,such as complicated modeling process of some components,insufficient secondary development software,lack of drawing function,imperfect parametric digital design and difficulty in auditing.Through this study,the BIM forward design process of railway tunnels is further optimized,which can accumulate valuable experience for the promotion of BIM forward design in the tunnel specialty.Key words :Railway engineering;Tunnel;BIM technology;Bentley;BIM forward design1 概述国际BIM 联盟对BIM 的定义是:建筑信息模型化(Building Information Modeling )㊁建筑信息模型(Building Information Model)㊁建筑信息管理(BuildingInformation Management)三个不同但相互联系的功能[1]㊂在项目全生命周期中,BIM 技术能够实现不同参与方㊁不同应用软件之间的信息结构化组织管理和信息交换共享,使合适的人在合适的时候得到准确信息,这是行业赋予BIM 的使命[2]㊂随着铁路建设行业的飞速发展,BIM 技术必将成为铁路工程建设信息化的核心和发展方向[3]㊂尽管301基于BIM 技术的铁路隧道正向设计研究:张 轩铁路设计领域使用BIM技术的时机较晚,但随着铁路BIM联盟陆续推出铁路行业BIM设计相关规范,以及主管部门的大力推动,BIM技术在铁路设计行业中的应用也越来越广泛[4]㊂目前,大多数铁路设计院对于BIM的应用还是先进行二维图纸设计,再进行翻模形成三维模型,最后进行分析㊁检查㊂不但没有缩短设计周期,反而增加了设计成本[5]㊂因此,铁路设计行业应基于BIM技术进行正向设计,提高设计效率㊂隧道作为铁路工程建设中的重点和难点,在很多项目中是控制工期的重点工程[6],推行BIM正向设计对提高设计效率意义重大㊂2 软件平台选取目前,主流BIM设计平台有Autodesk㊁Bentley和Dassault[7],三大平台各有其优势领域:Autodesk平台软件偏重于建筑设计领域,Bentley平台软件偏重于大型基础设施设计领域,Dassault平台偏重于航空㊁汽车制造领域㊂铁路工程呈带状分布,长度可达几十公里到上千公里[8],Bentley平台对于大体量模型及三维曲线支持较好,平台下各软件模型格式统一,专业间模型交互的效率较高,且协同设计管理能力较强㊂故本次研究选取Bentley平台进行铁路隧道正向设计研究㊂本次隧道BIM正向设计研究主要使用的软件见表1㊂表1 本次隧道BIM正向设计研究主要使用软件名称用途ProjectWise协同设计平台软件,为工程项目内容的管理提供了一个集成的协同环境[9],可实现多专业协同设计,项目管理,多版本文件管理,人员权限分配等功能OpenRail基于铁路需求,以MicroStation为基础的设计软件,整合了原PowerCivil的廊道功能,并增加了为模型添加附属信息的功能3 隧道BIM正向设计研究3.1 BIM正向设计流程管理铁路设计通常会涉及到二十几个专业[10],设计过程中伴随着方案调整㊁资料互提㊁节点控制等环节[11]㊂在进行BIM正向设计时,提前做好项目管理及工作流程管理,能够有效地提高设计效率,降低专业间的沟通成本㊂(1)项目管理项目管理依托于协同设计软件ProjectWise,通过对ProjectWise软件的二次开发,将各设计院自身的流程管理系统通过web端和ProjectWise软件相关联,结合ProjectWise自身的功能,在项目创建后进行专业配置㊁专业人员配置㊁权限分配㊁审签流程设置等(见图1),最终实现审签流程㊁计表完成情况与各设计院内部的流程管理系统相挂接㊂通过ProjectWise进行资料互提㊁模型文件参考关系记录㊁多版本设计文件管理,将设计内容在服务器中实时共享[12],合理分解㊁分配专业任务,实现专业间有序作业,互不冲突㊂图1 ProjectWise中创建的项目 (2)工作流程管理通过建立专业IDM(Information Delivery Manual)进行工作流程管理㊂IDM全称是信息交付手册,对项目的工作流程㊁各专业间互提的内容和格式进行了规定和要求㊂各设计院可根据专业要求,梳理出适合各专业的IDM流程㊂在ProjectWise中,以IDM作为依据,实现对整个流程的稳定把控和管理㊂3.2 隧道工点设计(1)专业设计策划首先根据设计需要进行工点划分,形成适合信息化管理的合理单元[13],根据项目设计阶段和‘铁路工程信息模型交付标准“的规定,确定本次设计的模型精度等级[14]和专业设计原则㊂在协同平台上获取上序资料(如地质专业的地质模型,航遥专业的地形模型,线路专业的三维曲线模型等基础设计资料)㊂(2)参数化断面模板设计根据隧道专业设计原则,创建不同围岩等级下的隧道标准断面库[15]㊂在OpenRail中使用二次开发软件,通过设定隧道断面圆心位置㊁半径㊁拱部圆弧角度㊁喷混厚度㊁衬砌厚度等参数来生成断面㊂将断面导入OpenRail廊道模板库中(见图2),通过设置元素模板并关联特征定义的方式,对断面模板中各个构件加以划分,为生成隧道洞身做准备(见图3)㊂参数化隧道断面设计可将不同时速标准的隧道设计参数作为数据信息进行储存,在其他项目中可直接进行调用,为实现401铁 道 勘 察2020年第1期信息化管理提供了基础㊂图2 OpenRail 中廊道模板库图3 特征定义设置(3)隧道洞身设计隧道洞身设计的思路是在不同里程位置,根据地质围岩等级㊁地质模型和地形模型,选取适宜该里程段的隧道断面,通过读取围岩断面里程信息,自动生成隧道洞身模型㊂在传统二维设计中,对于特殊地质等情况,一般通过纵断面进行设计和特殊措施的处理㊂在BIM 设计中,可以将隧道模型试放入线路中,从三维视角来观察地质情况对隧道的影响(见图4),提高了设计的准确性㊂在发生变更或需要调整断面时,只需将断面模板进行修改,选取里程刷新模型,即可完成模型的修改㊂通过建立完整的建模体系,降低了建模的工作量,提升了模型标准化㊁规范化水平,从而提高了设计质量[16]㊂(4)辅助措施及特殊构件设计连续结构(如隧道洞身)可通过断面沿线路生成,锚杆㊁台阶㊁超前小导管㊁管棚等非连续性构件无法直图4 三维模型下隧道地质情况接通过廊道功能生成,需要对软件进行二次开发,即对这些构件进行参数化设计㊂以锚杆为例,通过输入锚杆的构件参数及布置参数(见图5),以单元的形式批量生成隧道锚杆构件并存入单元库中,在后续工作或其他项目中可随时调用㊂图5 锚杆参数化设计界面(5)隧道洞门设计以端墙式洞门为例,提取隧道洞门处正洞断面,输入洞门厚度㊁洞门里程等参数,根据地质模型调整台阶级数㊁宽度等参数,可生成简易洞门模型㊂在简易洞门模型上,还需要手动补充地基处理㊁特殊构件等尚未形成参数化的结构;截水天沟需沿地形模型敷设于地表,通过断面生成结构㊂二维设计中桥隧连接处㊁路隧连接处的截水天沟设计仅作示意,而BIM 技术的协同设501基于BIM 技术的铁路隧道正向设计研究:张 轩计可直接将路基㊁桥梁专业的截水沟相连,使设计更为精确㊂隧道洞门过渡段结构使用OpenRail 的廊道功能进行创建㊂可直接选取过渡段的起终点,设置两种断面形式并自动生成过渡模型㊂边仰坡设计可使用廊道模板中的点控制功能,将放坡的边界自动与地质模型拟合㊂二维设计通过断面来确定放坡边界高程,再将高程点相连;BIM 技术增加了设计的准确性,使洞门设计能更好地与地质模型㊁地形模型相结合㊂(6)属性附加根据‘铁路工程信息交换模板编制指南(终稿)“中属性集交换模板的要求[17],梳理出本专业所需要附加的属性信息,通过OpenRail 软件中的ItemType 功能将属性信息存入(见图6),设置元素模板关联ItemType,修改构件所属的元素模板,就可以为构件附加不同的属性㊂配置好的元素模板可保存在专业配置的工作空间中(作为统一标准,在不同的项目中都可使用),相较于二次开发的赋属性工具,OpenRail 软件的ItemType 可直接在界面操作,有效降低了修改和学习的成本,提高了设计效率㊂图6 ItemType 属性存储(7)工程量统计使用OpenRail 进行工程量统计主要分为以下三类:①对于廊道功能创建的构件(如洞身衬砌结构㊁仰拱填充等),可以通过廊道自带的工程量统计功能进行统计㊂②对于直接建立的构件,可通过二次开发软件提取构件体积㊁长度等参数,进行工程量统计㊂③对于不需要建模的构件,可通过ItemType 将每延米单量作为一项信息附加在相关构件上㊂以防水材料为例,将防水材料单量作为一条属性信息附加在衬砌结构上,在统计时通过提取单量和里程长度来计算工程量㊂3.3 问题与建议(1)铁路行业交付设计成果还是以二维图纸为主,若想实现使用BIM 技术进行正向设计,需要软件能满足二维出图要求㊂目前,Bentley 软件通过二次开发,解决了部分图框㊁标注的问题,但由于软件自身的原因,还存在如剖切模型的剖面无法提取标注等问题㊂还需要各设计院进行二次开发,或与软件公司进行合作,以实现二维出图功能㊂(2)提升铁路设计的信息化水平是大势所趋[18],隧道BIM 正向设计中使用的参数化设计仅仅是数字化设计的一小部分㊂在BIM 三维协同设计中,不应拘泥于传统的二维约束和算法,应结合专业间接口(如地质㊁地形模型),以三维设计的思路进行参数化设计,提升参数化设计水平㊂(3)使用BIM 技术进行隧道正向设计,交付方式由原本的二维图纸交付转变为工程数字化交付,数字化成果文件为后期智能化应用需求提供了数据基础,但同时增加了文件审核的工作量和难度㊂因此,应同步考虑与审核步骤相关的二次开发工作,优化BIM 成果的文件审核流程,通过软件实现对模型属性㊁碰撞㊁分组等基础信息的遍历及纠错,提高审核效率,降低审核工作量㊂4 展望新一轮科技革命和产业变革孕育兴起,伴随着人工智能㊁大数据㊁云计算㊁物联网㊁BIM㊁北斗卫星导航等新技术的应用,智能高铁已成为全球铁路的前沿发展方向[19]㊂BIM 技术作为智能建造的重要组成部分[20],在智能高铁的发展中起到举足轻重的作用㊂使用BIM 技术进行隧道正向设计是隧道工程信息化㊁智能化的基础,随着技术水平的发展和设计软件的优化,BIM 正向设计的优势会被不断放大,并为隧道工程设计带来巨大变革㊂参考文献[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑信息模型施工应用标准:GB /T 51235 2017[S].北京:中国建筑工业出版社,2018.[2] 何关培.BIM 总论[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.[3] 王同军.基于BIM 技术的铁路工程建设管理创新与实践[J].铁道学报,2019(1):1-9.[4] 赵飞飞.铁路工程信息模型数据存储国际标准框架研究[J].铁道工程学报,2018,35(2):90-95.[5] 王文虎,张易晨.公路设计BIM 正向设计理念探讨[J].工程技术研究,2019(5):190-191.[6] 张忠良,王晓刚,等.铁路工程BIM 基础知识[M].北京:中国建筑工业出版社,2019.601铁 道 勘 察2020年第1期[7] 刘彦明.基于Bentley 平台的铁路桥梁BIM 设计系统[J].铁路技术创新,2017(1):12-14.[8] 刘鹏.铁路工程设计BIM 技术的差异化与解决方案[J].铁道工程学报,2014(2):23-27.[9] 李波.基于ProjectWise 的变电站三维协同设计[J].中国建设信息,2013(8):36-39.[10]孙军先,杨文成.基于BIM 技术的铁路站场设计应用与研究[J].铁道勘察,2018,44(2):90-93.[11]徐博.基于BIM 技术的铁路工程正向设计方法研究[J].铁道标准设计,2018(4):35-40.[12]孟晓健.铁路车站BIM 设计实施标准研究及应用[J].铁道标准设计,2018(6):120-125.[13]张轩.基于Bentley 平台的铁路隧道BIM 技术应用研究[J].铁道标准设计,2019(4):107-112.[14]铁路BIM 联盟.铁路工程信息模型交付精度标准(征求意见稿)[S].北京:铁路BIM 联盟,2016.[15]李丽,马婷婷,袁竹.BIM 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Xinwen(China Railway Engineering Design and Consulting Group CO.,LTD.,Beijing 100055,China)Abstract :In the railway BIM design,the 3D terrain surfaces generated by surveying data is the benchmark data of BIM design.Existing railway BIM design software usually generate triangulation directly by knownfeature points an lines (such as delaunay ).The surface generated by this method cannot reflect the actual characteristics,and there is a problem oftransitional abrupt transition between triangle faces.701基于BIM 的三维地形自动修正和拟合方法:周清华 张忠良 李 纯等。
(整理)隧道三维模型1
某隧道三维有限元模拟一、模型简介隧道开挖轮廓左、右、下各取50m，上取至地表(隧道埋深30m),纵向长度14m。
台阶长度6m，进尺为0.5m，两台阶五步开挖。
围岩用等参20 结点的三维实体solid95单元模拟，共20552个；喷射混凝土用4节点空间壳shell181单元模拟，共1008个；锚杆用link1单元模拟，共2100个。
围岩材料采用德鲁克—普拉格(D —P) 模型,支护结构按弹性计算。
分析的目标断面为9m处断面。
由于计算机容量原因，模型中已计算7个开挖循环，即上台阶开挖到13m处，下台阶开挖到7m处。
图1 有限元模型二、模拟步骤1、自重应力场模拟2、上台阶第一步开挖6m（释放荷载50%）3、上台阶已开挖处初期支护（喷射混凝土、锚杆）4、上台阶核心土开挖开挖6m（释放荷载50%）此时，形成6m的上下台阶，此后为开挖循环5、上台阶第一步开1m（释放荷载50%）6、上台阶已开挖处初期支护（喷射混凝土、锚杆）7、上台阶核心土开挖开挖1m（释放荷载50%）8、下台阶核心土左侧开挖1m（释放荷载50%）9、下台阶核心土左侧初期支护（喷射混凝土、锚杆）10、下台阶核心土右侧开挖1m（释放荷载50%）11、下台阶核心土右侧初期支护（喷射混凝土、锚杆）12、下台阶核心土开挖1m（释放荷载50%）13、下台阶核心土初期支护（喷射混凝土）5到13步为一个开挖进尺，按此开挖步骤向前掘进。
图2 隧道纵断面示意图(单位: m)三、模拟结果1、拱顶沉降及拱低隆起图中绘出了拱顶和拱底的开挖步与位移关系曲线，从图中看出，开挖到此步时，拱顶沉降量为8.66mm，拱底隆起量为8.21mm。
图3拱顶及拱底变形曲线2、围岩应力图3.1—3.6为围岩y方向应力，拱脚y方向应力达到2.66Mpa。
图3.1 第二个循环图3.2 第三个循环图3.3第四个循环图3.4 第五个循环图3.5 第六个循环图3.6 第七个循环3、锚杆轴力从图中看出，目标断面的锚杆施作之后，锚杆轴力越来越大，但增大的速度有所减缓。
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第1章三维隧道设计系统软件功能设计
1.1三维隧道设计系统技术路线概述
地质模型的建立涉及到大量的地质专业知识，从目前的实际形势看，在现有的设计平台中开发一套地质模块的功能，面临的技术风险、耗费的时间和费用都将是十分巨大的。
有鉴于此，我们认为地质模型最好要建立在一套完善的地质平台之上，利用已有地质软件生成的地质网格模型进行优化后，转换成一个符合地质实体拟合需要的中间数据格式，以方便后续进行地质实体的重构和调整。
从这一点来看，我们对地质模型平台没有特别要求，只要它最终能输出符合实体重构需要的数据格式，并附加地质实体对应的物理属性，就可以和后续的地质实体重构、隧道建模、隧道设计、隧道工程量统计、隧道工程施工图进行无缝接合。
考虑到目前的技术积累和我们在数据转换方面已经有比较完整的数据接口，如果能采用武汉坤迪的地质模型建模平台，将可以节约开发时间和开发费用；当然如果采用其他地质系统，只要它能输出符合我们需要的中间交换数据，或者提供数据读取接口，都可以将地质实体和信息转入到三维设计平台中。
以下以采用坤迪平台作为地质模型平台为例来说明整体方案及实施流程。
图1.1 三维隧道设计系统数据流程
1.2在GeoEngine软件中构建网格地质模型
根据地质勘测信息、点云扫描信息、探孔信息、地下水位信息等数据在地质软件中构建网格地质模型，如下图所示。
图1.2 网格地质模型
最后，从地质中导出网格地质模型为我们定义好的地质数据交换格式，为后续Rhino平台上的实体地质模型拟合的准备数据。
1.3在Rhino软件中构建真实的实体地质模型
由于点云和网格拟合生成三维地质地形实体技术复杂、对三维几何造型功能要求很高、要求能够对三维地质地形实体进行灵活的人工干预、要求对大体量数据的高效计算能力，鉴于以上的技术特点，提议将点云和网格拟合为实体的功能独立出来在Rhino平台上进行，以便能让Inventor平台以及后续可能考虑的Revit平台共享该部分功能。
其工作流程图如下所示：
图1.3.1 实体地质模型拟合数据流程图
图1.3.2 Rhino平台地质实体拟合插件界面设计
在上述界面中，“所有子面”列表的每一项对应一个单独的曲面，该列表显示每个曲面的名称、颜色、顶点数量、三角面片数量、关联实体以及其他附加属性。
“类型面”列表的每一项对应一种类型面，该列表显示每个类型面的名称、顶点数量、三角面片数量、面积和其他附加属性。
当勾选某个类型面后，将会在Rhino的图形窗口中预览其对应的点云或网格对象。
“实体”列表的每一项对应于一个地质模型实体，通常代表不同地质特点的地层，该列表显示每个实体的名称，关联的曲面数量等属性。
当勾选某个实体后，将会在Rhino图形窗口中做出预览，而对无法围合成实体的应该给出明显标识和可能的解决方法。
图1.3.3 Rhino平台完成的地质实体拟合
最后，将拟合好地质实体模型导出为Revit或Inventor可以识别的数据格式，以便继续进行隧道的建模等其他工作。
1.4三维隧道设计系统的平台选择
考虑到隧道建模中需要比较复杂的空间拓扑运算、灵活的三维控制、参变及大量的出图，所以基于目前的技术积累和研究，建议优先采用Autodesk Inventor 平台作为集成及后续平台来实现后续专业功能的软件定制开发。
1.4.1 Inventor平台进行三维隧道设计系统的定制开发
Inventor是专用于制造业设计的软件，具有强大的几何造型功能和丰富的加工制造拼装功能。
在该平台开发，可以和Inventor建造的制造业的模型完美接合。
另外，我们已经在Inventor平台上做过类似的软件定制功能，这也可以帮助我们缩短开发时间。
图 1.4.2a Inventor中隧道模型
、
图 1.4.2b Inventor中构建的地质开挖模型
图 1.4.2c Inventor中完成的地质开挖工程图
1.5隧道路线生成及地质纵断面
在地质实体模型和隧道三维模型已经建好并通过坐标系统整合在一起后，我们再根据线路提供的控制点坐标和平面曲线要素表在Revit或Inventor中通过参数化或交互手工绘制的方式生成控制曲线，根据控制曲线来生成地质纵断面并展开，即沿着路线控制曲线用垂直面去切割前面的地质实体模型和隧道三维模型即可以获得地质纵断面图，并且在图面上可以灵活查询各地层的属性信息。
图 1.5 地质纵断面图
1.6隧道断面的参数化建模
根据隧道设计中的各种隧道断面类型，建立一个参数化的隧道部件库，允许用户以参数化的方式进行隧道断面轮廓的设计，同时，依照地质断面图中的地层信息，用户可以分段设定不同的支护及相关结构信息，并根据轮廓按照线路进行分段的放样，从而实现隧道的快速参数化建模。
要实现隧道断面的参数化建模，双方需要密切合作对每种常用的断面形式归纳总结出一组对应的几何参数，然后就可以在Inventor中用参数建模的方式完成断面几何轮廓的生成。
用户在此基础上仍然可以继续进行手工编辑修改。
图 1.6 隧道参数化建模
图 1.7 Inventor中的隧道参数化断面
1.7三维隧道的参数化建模
基于前面生成的隧道路线和隧道断面，在Inventor中把隧道断面沿着隧道路线进行扫掠来生成隧道的三维实体模型。
再根据已经生成的隧道实体模型和地质实体模型进行空间布尔运算，即用地质实体模型扣减隧道实体模型即可完成隧道模型的三维建模。
图 1.7 三维隧道模型的参数化建模
1.8工程图及其他
根据隧道设计中的地层及各分段信息，按照设计规范要求生成和标注大致符合实际使用需要的工程图，并允许用户对自动生成的工程图进行进一步的深化，从而在Inventor/Revit中实现全套的工程施工图的出图功能。
并可基于真实的三维隧道模型统计各种工程材料用户和工程量统计表等。
11。