基于BIM技术的灌浆过程数据多维集成分析方法与流程

本发明涉及水利水电工程基础灌浆施工技术，尤其是涉及一种基于bim技术的灌浆过程数据多维集成分析方法。

背景技术：

水利水电大坝工程中，基础灌浆是坝基地质条件改善的重要工程措施。但灌浆施工过程中因基础地质条件的隐蔽性、浆液在岩体节理裂隙、空隙中扩散的不确定性及灌浆工程本身施工工艺的复杂性,常常导致灌浆施工质量难以得到保证及控制。对于地质条件复杂的水利水电工程，现有传统单一、常规灌浆施工过程质量评价及分析方法难以直观、综合地对灌浆效果进行全面的评价，漏浆、串浆、吸水不吸浆等灌浆异常现象发生后难以迅速找到异常根源并做出处置方案。目前灌浆行业尚没有一种系统，可有效解决灌浆分析过程中解决数据庞大、信息的分散、无法可视化展示等问题，急需要一种快速、直观的三维分析系统。

现有的水利水电工程中灌浆工程施工过程常常面临的技术问题有：①因基础地质条件的隐蔽性、灌浆工程本身施工工艺的复杂性,常常导致灌浆施工无法直观可视化展示；②灌浆分析过程中数据庞大、信息的分散，对于地质条件复杂的水利水电工程，现有传统单一、常规灌浆施工过程质量评价及分析方法难以直观、综合地对灌浆质量进行全面的评价，漏浆、串浆、吸水不吸浆等灌浆异常现象发生后难以迅速找到异常根源并做出处置方案；③对灌浆异常进行响应难以做到高效及时和针对性。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供一种基于bim技术的灌浆过程数据多维集成分析方法，该可实现及时更新并直观反映被灌注地层的工程地质条件，直观揭露灌浆异常的成因，极大提升水利水电工程灌浆施工质量的直观性及可控性。

本发明采用的技术方案是：一种基于bim技术的灌浆过程数据多维集成分析方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)建立并耦合模型：基于bim三维设计平台3de建立并耦合水利水电工程项目对应的三维大坝设计模型、三维地质模型及三维灌浆孔设计模型；

(2)定义灌浆过程参数指针,耦合模型颜色：选择灌浆过程常用监测数据类型定义为灌浆过程参数指针，使不同灌浆参数指针与三维大坝、三维地质及三维灌浆孔组合模型颜色耦合匹配；

(3)采集灌浆过程监测数据：基于已有的现场灌浆数据实时采集系统灌浆工程中各类监测仪器实时读取的灌浆过程参数；

(4)多维度灌浆数据和三维模型集成：通过技术框架，基于bim三维设计平台3de交互系统自动耙取链接现场灌浆数据实时采集系统中的灌浆动态数据参数，并集成至三维大坝、三维地质及三维灌浆孔组合模型中；

(5)灌浆过程实时模型查看，及时发现灌浆异常警报信号；

(6)实时复核并分析灌浆异常成因：针对灌浆异常部位迅速查询已有三维地质模型，检查是否有地质异常，若现有模型中无地质异常，则通过检查孔取芯及钻孔电视等地质及物探手段，直接钻取或检查灌浆异常部位的岩体，若检查孔取芯及钻孔电视得到岩体岩性与原三维地质模型不一致，则迅速更新三维地质模型，并基于更新模型分析灌浆异常成因；

(7)针对性调整灌浆施工方案：对该灌浆异常成因，迅速针对性调整灌浆施工方案，使得灌浆参数降低至阈值以下，解除灌浆异常，并更新地质模型信息。

作为优选，步骤(2)中，参数指针包括孔透水率a和单位注灰量b。

进一步的，步骤(2)中，预先根据设计要求设定各参数不同取值范围显示为不同颜色，并设定超过阈值调整该部位模型颜色为红色。

进一步的，步骤(2)中，灌后孔透水率a阈值为1lu，a＝0～1lu时，可视化三维模型中灌浆孔显示为绿色，a＝1lu～3lu时，显示为代表警告的粉红色，a＝3lu～10lu时，显示为红色，a>10lu显示为深红色；将单位注灰量b阈值为100kg/m，当b＝0～100kg/m时，显示为灰色，b＝100kg/m～500kg/m时，显示为代表警告的粉红色，b＝500kg/m～1000kg/m时，显示为红色，b>1000kg/m时，显示为深红色。

作为优选，步骤(5)的具体过程为：灌浆工程管理人员及施工技术员直接在基于bim三维设计平台3de上进行灌浆施工即时状态监视，过程中发现三维可视化模型中，某一层出现部分灌浆孔集中出现报警红色的灌浆异常情况。

作为优选，步骤(6)中，灌浆异常是指：灌浆异常区域的弱溶蚀风化白云岩发育较多方解石充填裂隙，局部沿裂隙溶蚀发育较多尺寸较小的溶缝或溶洞，因弱溶蚀风化白云岩的地质特征，其溶洞或溶缝多呈孤立状态、连通性较差，浆液扩散范围较小，局部小溶洞或溶缝存在难以充填的可能，从而出现灌后检查局部孔段压水试验吕荣值不满足设计要求及单位注灰量过大的情况。

本发明取得的有益效果是：通过基于bim技术的坝址区地质及防渗工程的三维可视化模型整体耦合灌浆施工过程中压水透水率数据、注灰量数据、灌浆压力、灌浆流量、抬动观测值等评价因子，可实现及时更新并直观反映被灌注地层的工程地质条件，有效减少地质条件的隐蔽性、复杂性对灌浆施工质量造成的影响，直观揭露灌浆异常的成因，极大提升水利水电工程灌浆施工质量的直观性及可控性。本发明具有以下优点：①基于bim三维模型，直观准确的实时显示灌浆过程状态；②可基于多参数耦合分析灌浆状态，实现灌浆过程的多维度集成分析；③发生灌浆异常时，灌浆施工管理人员可基于该技术针对性的快速分析原因。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的一种基于bim技术的灌浆过程数据多维集成分析方法，包括以下步骤：

(1)、建立并耦合模型：基于bim三维设计平台3de建立并耦合水利水电工程项目对应的三维大坝设计模型、三维地质模型及三维灌浆孔设计模型；

(2)、定义灌浆过程参数指针,耦合模型颜色：选择灌浆过程常用监测数据类型定义为灌浆过程参数指针，检查孔透水率a、单位注灰量b等各种常用灌浆施工过程参数指针，使不同灌浆参数指针与三维大坝、三维地质及三维灌浆孔组合模型颜色耦合匹配，并预先根据设计要求设定各参数不同取值范围显示为不同颜色，并设定超过阈值调整该部位模型颜色为红色；如灌后透水率阈值为1lu，a＝0～1lu时，可视化三维模型中灌浆孔显示为绿色，a＝1lu～3lu时，显示为代表警告的粉红色，a＝3lu～10lu时，显示为红色，a>10lu时，显示为深红色；再如，将单位注灰量阈值为100kg/m，当b＝0～100kg/m时，显示为灰色，b＝100kg/m～500kg/m时，显示为代表警告的粉红色，b＝500kg/m～1000kg/m时，显示为红色，b>1000kg/m时，显示为深红色；灌浆施工即时状态可直观显示在灌浆工程管理人员及施工技术员眼前，及时有效发现灌浆异常部位；

(3)、采集灌浆过程监测数据：基于现有已有较为成熟及广泛使用的现场灌浆数据实时采集系统采集灌浆工程中各类监测仪器实时读取的灌浆过程参数，包括各个维度预定义的参数指针。

(4)、多维度灌浆数据+三维模型集成：通过struts+hibernate技术框架，基于三维设计软件-3de交互系统自动耙取链接现场灌浆数据实时采集系统中的检查孔透水率、灌浆注入量等灌浆动态数据参数，并集成至三维大坝、三维地质及三维灌浆孔组合模型中；

(5)、灌浆过程实时模型查看，及时发现灌浆异常警报信号：灌浆工程管理人员及施工技术员直接在3de平台上进行灌浆施工即时状态监视，过程中发现三维可视化模型中，某一层平洞8-11衬砌段出现部分灌浆孔集中出现报警红色的灌浆异常情况；

(6)、实时复核并分析灌浆异常成因：点击出现红色的灌浆孔三维模型，显示改区域灌浆孔集中出现a>1lu，单位注灰量b>100kg，致使模型呈红色；针对灌浆异常部位迅速查询已有三维地质模型，若该部位对应地层模型中未发现断层、岩溶等地质异常，则通过检查孔取芯及钻孔电视等手段，直接钻取和检查灌浆异常部位的岩体，发现检查孔取芯及钻孔电视得到岩体岩性与原三维地质模型不一致，灌浆异常区域的弱溶蚀风化白云岩发育较多方解石充填裂隙，局部沿裂隙溶蚀发育较多尺寸较小的溶缝或溶洞；岩体质量总体为ⅲ1；因弱溶蚀风化白云岩的地质特征，其溶洞或溶缝多呈孤立状态、连通性较差，浆液扩散范围较小，局部小溶洞或溶缝存在难以充填的可能，从而出现灌后检查局部孔段压水试验吕荣值不满足设计要求及单位注灰量过大的情况；

(7)、针对性调整灌浆施工方案：对该灌浆异常成因，迅速针对性调整灌浆施工方案，使得透水率及单位注灰量等灌浆参数降低至阈值以下，解除灌浆异常，并更新地质模型信息。

基于以上三维bim技术多参数维度分析技术可视灌浆管理及施工人员实现对灌浆数据快速动态整理、直观甄别、准确分析处理。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。