虚拟施工技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种学科的优势。虚拟施工技术与CAD技术在产品开发过程中的有机结合,改善了虚拟设计中人与计算机的交互方式,在沉浸式的虚拟环境中,设计者通过直接三维操作对产品模型进行管理,以直观自然的方式表达设计概念,并通过视觉、听觉、触觉等的反馈,感知产品模型的几何属性、物理属性与行为表现。在设计过程中,借助交互设备可以方便的完成产品模型构建,修改设计缺陷,对模型进行运动仿真和检验,对整个系统不断改进,直至获得最优设计方案。本论文以土压平衡式和泥水平衡式全断面掘进机为研究对象,进行虚拟施工技术的研究。首先,采用虚拟现实软件进行视景仿真环境设计。将CREATOR制作完成的环境组件导入VEGA仿真软件,根据城市实际环境凋整各个环境组件的位置。将CREATOR处理后的盾构机模型导入到建立好的VEGA虚拟环境中,并且在该环境中添加模拟盾构机工作情况的掘进和渣土运输特效。其次,采用VC++6.0制作基于MFC的盾构机虚拟施工系统软件界面。在MFC中加入多种控件分别控制盾构机的刀盘、管片安装机、注浆管、带式运输机等部件的运动。通过API接口调用VEGA函数库,开启预先制作的VEGA视景仿真环境,形成虚拟现实界面,在该界面下实现虚拟施工。此外,还要解决VC++6.0程序的大模型的加载速度问题,实现实时响应功能。然后,采用嵌入式技术制作单片机电路板,编写单片机程序,实现向工作站发送数据的目标。将采用51单片机制作的电路板通过RS232接口与图形工作站连接,当单片机电路上的功能按钮按下时,单片机向工作站发送数据,工作站中的MFC程序接收到数据后,控制虚拟盾构机做出相应的动作。最终利用现在日趋成熟的3D显示技术,将建立好的全断面掘进机虚拟施工系统全面的展示在屏幕上。本课题通过开发完善虚拟施工系统硬件和软件,力求逼真模拟现实情况下盾构机的工作规律,为实际施工提供直观的仿真和问题的解决方案。在虚拟施工系统的支持下,既能够培养高素质盾构机操作人员,又可以有效的预见实际施工中可能出现的困难,并能对各种施工难题的解决方法进行虚拟预演,显著减少施工停滞时间,提高施工效率。