大型地下洞室群施工期動(dòng)態(tài)安全信息可視化模型研究與應(yīng)用.pdf

1、大型大型地下洞室群施工地下洞室群施工期動(dòng)態(tài)安全信息動(dòng)態(tài)安全信息可視化可視化模型研究與應(yīng)用模型研究與應(yīng)用StudyApplicationonDynamicSafetyInfmationVisualModelofLargescaleUndergroundCavernsConstruction學(xué)科專業(yè)：水工結(jié)構(gòu)工程研究生：薛烈指導(dǎo)教師：張社榮教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一三年十一月摘要近年來(lái)，地下洞室群逐漸成為大型水電站建設(shè)項(xiàng)目常用的廠房布置

2、形式，且往往成為其中的重點(diǎn)控制性工程。為了實(shí)現(xiàn)地下洞室群安全、經(jīng)濟(jì)、快速的施工，需要對(duì)眾多影響因素有一個(gè)整體而直觀的把握，這就需要實(shí)現(xiàn)工程施工期各階段的信息共享和可視化管理。本文通過(guò)將4D技術(shù)和安全信息模型的概念引入水電工程地下洞室群施工期安全信息可視化管理研究，選擇適用于工程安全信息幾何載體模型的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，研究相關(guān)安全信息三維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化繪制方法以及基于體元網(wǎng)格模型的“進(jìn)度模型信息”動(dòng)態(tài)映射算法，最后基于上述方法和技術(shù)路線建立地下

3、洞室群施工期動(dòng)態(tài)安全信息可視化模型，并將其應(yīng)用于實(shí)際工程，具體研究成果概括如下：（1）根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及建模目標(biāo)，選擇合適的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)模型進(jìn)行表達(dá)，即以邊界模型表示，同時(shí)將其作為一種中間模型，轉(zhuǎn)換為體元結(jié)構(gòu)形式，最終形成安全信息可視化顯示的幾何載體；對(duì)傳統(tǒng)三維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化的體繪制算法中的復(fù)雜計(jì)算過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化，大大提高其繪制效率，以達(dá)到連續(xù)動(dòng)態(tài)繪制和實(shí)時(shí)交互的系統(tǒng)目標(biāo)；建立基于地下洞室群網(wǎng)格模型的“進(jìn)度模型信息”動(dòng)態(tài)映射算法，對(duì)洞

4、室模型和圍巖安全信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新和動(dòng)態(tài)可視化表達(dá)；（2）地下洞室群施工期動(dòng)態(tài)安全信息可視化模型按其所包含信息內(nèi)容的不同可分為三維地質(zhì)信息模型、施工進(jìn)度信息模型、監(jiān)測(cè)信息模型、數(shù)值仿真模型等子信息模型，應(yīng)用已經(jīng)研究的方法和技術(shù)路線分別實(shí)現(xiàn)各子信息模型的建立及其所含各類工程安全分析相關(guān)信息的集成管理和三維動(dòng)態(tài)可視化展示。（3）應(yīng)用OpenGL三維圖形API的Tao框架，在C#.編程環(huán)境下開(kāi)發(fā)出地下洞室群施工期安全信息動(dòng)態(tài)可視化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)

5、地質(zhì)、施工進(jìn)度、安全監(jiān)測(cè)、洞室結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真等與安全分析相關(guān)信息的集成可視化管理與分析。（4）以某水電站地下廠房洞室群工程為例，建立施工期動(dòng)態(tài)安全信息可視化模型，實(shí)現(xiàn)洞室施工面貌和結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)的動(dòng)態(tài)耦合可視化展示，安全信息隨施工進(jìn)度的實(shí)時(shí)更新以及邊坡安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的分區(qū)可視化等，及時(shí)準(zhǔn)確掌握洞室圍巖安全狀況隨施工過(guò)程的演化規(guī)律，以滿足施工管理人員對(duì)地下洞室群施工期安全信息直觀表達(dá)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可視化分析的需求。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：地下洞室群；動(dòng)態(tài)安