基于BIM地质建模的滑坡监测预警研究——以松潘滑坡为例

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近年来,随着经济的发展,人与自然的矛盾日益突出。地质灾害频发,给社会带来了诸多生命和财产损失。因此,加强对地质灾害监测系统和预警方法的研究具有十分重要的意义。传统的地质灾害监测预警往往方法具有时效性差,可视化程度低等缺点。随着信息技术和自动化技术的发展,地质灾害监测系统理论和方法又步入了一个新的台阶。因此,利用现有的计算机网络技术和三维建模技术,提高监测预警的时效性和可视化程度,是地质灾害监测预警研究的一个发展方向。  论文以四川省战略新兴产业发展专项资金项目(SC2013510109139)和四川省科技支撑项目(2015GZ0121)为依托,旨在将BIM建模技术与传统的地质灾害监测方法相结合,建立三维可视化的监测预警系统。笔者以四川省松潘县红花村隧道进口处滑坡安全监测项目为例,基于对滑坡体稳定性的分析评价,制定了以变形监测为主的自动化监测方案。同时提出了以滑坡监测为目的的BIM建模流程。利用丰富的地质勘查资料,笔者通过BIM主流建模软件CATIA,将研究对象的空间数据信息、地形地物信息和监测信息等整合到地灾监测系统中,实现了对单体滑坡预警预报的高度可视化。  论文研究的主要内容和成果有:  (1)根据BIM技术的建模方法和特点,确定了BIM地质模型建模的基本流程。建模流程主要包括应用CATIA软件建立滑坡区域三维几何模型和应用监测数据库系统实现不规则地质体的数字化,即物理模型。BIM地质建模采用几何模型和物理模型相结合的方法,不仅达到了滑坡区域的三维可视化监测的效果,而且能够根据有限元分析计算结果实现滑坡区域的动态变形模拟。  (2)基于BIM技术建立的滑坡三维地质模型,采用有限元数值模拟方法对松潘滑坡区域稳定性作出评价。同时,针对高度仿真的三维地质模型导入到ANSYS等数值分析软件中存在的计算量过大、计算效率低的问题,提出了模型预处理的简化方法。  (3)在现场实际勘察结果和有限元分析计算的基础上,确定滑坡体不稳定区域和制定以变形监测为主的自动化监测方案。通过对监测资料的分析,验证了CATIA三维地质建模和有限元分析计算的合理性。  (4)在已有的滑坡监测研究成果的基础上,制定了松潘滑坡监测数据处理流程;并结合监测数据和有限元分析结果,综合确定松潘滑坡监测预警阈值的分级标准。  本文的研究内容和成果对于促进BIM建模技术在地质工程领域的应用和三维可视化滑坡监测方法的发展有一定的借鉴意义。
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