岩土工程智能建造在地下空间的应用及展望

岩土工程智能建造在地下空间的应用及展望

赵梓允1 ,程龙2

1.身份证号码：372901199107111870  2.身份证号码：372926198711130018

摘要：作为岩土工程的一个重要领域，地下空间工程集中体现了环境影响、围护结构、支护结构、地基基础等多个多岩土工程的核心难题，只能在进行方案设计、工程实施之前，尽力做好地下空间岩土工程的勘察工作，尽可能地防止施工事故的出现。当前，智能地下空间信息系统的建设实现从最初的简单视频监控、联网，到网络、高清、互通、相融合，再到系统平台、云服务、共享平台为核心的进化，这些都提升了城市发展规划、公共设施、公共服务、新兴业态的智能化水平。岩土工程智能建造在地下空间的应用可以很大促进信息系统在体系化、统一化的进步。基于新型信息系统各种应用创新基础之上的智能城市治理行为的不断开展也能反过来促进相关信息系统的迭代升级。

关键词：岩土工程；智能建造；地下空间；应用；展望

引言

岩土工程智能建造在地下空间的应用任重而道远，相关工程人员需要不断学习和创新，勇于发现其中存在的问题，克服重重困难，促进岩土智能建造在地下空间中的深度应用。

1岩土工程智能建造在地下空间中应用的概述

随着城市的发展，城市中可用的空间资源日益紧缩，尤其在城市生态环境标准日渐提高的态势下，开发使用城市地下公共空间逐渐成为缓解城市地面空间拥堵、环境恶化、增加城市社会和经济效益的重要手段。

地下空间（US，UndergroundSpace）是指在地球表面以下的土层或岩层中天然形成或经人工开发而成的空间，主要包括天然存在的洞穴和岩石孔隙空间的自然空间和包括商业、战备等人类活动产生的人为地下空间。

岩土工程智能建造在地下空间中的应用（UUS，UrbanUndergroundSpace）是指城市范围内地下岩层或土层中天然形成或经人工开发形成的地下空间。地下空间的开发利用能力是城市治理能力现代化程度的一个重要衡量，因为在地下空间开发利用过程中，人为力起主导作用，人类通过构建各类设施来实现利用的目的。

岩土工程智能建造在地下空间中的设施（UUF，UrbanUndergroundFacilities）则指：在城市地下空间中，为满足城市中各类生产生活、外出通行、环境保护、能量能源、安全防护、防灾减灾等需求而建设的人造之物。

地下空间开发利用涉及研究策划、规划设计、建造、使用、维护和管理的各类活动与过程，构建信息系统是实现这些过程的重要手段，尤其在智能城市中更加深入和普遍。

岩土工程智能建造在地下空间中的应用要求以物联网技术为基础，以云计算技术为核心，以SOA（面向服务的体系结构）技术为重点，将不同功能单元通过定义好的接口和网络联系起来，使不同用途的地下建筑在异构系统中的服务以统一的方式进行交互，达到同一系统以及多个不同子系统的更高层次的集成管理的目的。

总体来讲，信息时代带来了人类信息化地下空间设施的进程，各类地下空间信息系统的构建开始起步，尤其在大数据时代开启了以数字化、智能化为核心的智能城市建设的新阶段的背景下，利用大数据、云计算、人工智能等相关技术手段对智能城市中海量数据进行有效的采集、分析和利用，为构建及时、科学、有效的智能城市体系提供了科学化、精准化和智能化的基础。

2岩土工程智能建造在地下空间的应用

岩土工程智能建造指的是在地下空间开发过程中充分利用智能技术和智能化系统，提高地下空间建设水平，减少其对人的依赖，达到安全与稳定的目的。为此，岩土工程智能建造在地下空间的应用需要做好几个方面的工作。

（1）建立资料文档信息化系统资料文档信息化系统的建立是岩土工程智能建造在地下空间中应用的最基本形式，该系统可以帮助施工企业解决其在地下空间开发过程中资料管理、存储等难题。具体操作流程如下：①将纸质版资料文档统一进行录入、扫描和数码处理，形成电子数据库；②以项目为单位实现文档信息化，以便各个参建单位人员对地下空间有关资料进行查询与浏览。（2）完成岩土工程地质建模由于岩土工程施工现场勘察钻孔资料零散，为便于对资料整体分析，一些勘察单位利用计算机完成对岩土工程地质的建模。目前，岩土工程地质建模方法主要有数字表面模型法、不规则格网法。其中，数字表面模型法指的是根据岩土工程的特点，通过利用数据解释结构重构地质体界面，形成网状曲面；不规则格网法指的是将区域划分为相连的三角面网格，再将三角面的定点、边进行插值处理。（3）设置勘察数据库系统勘察数据库系统指的是在原始数据的基础上自动生成中间数据和最终成果数据。常见的有GIS系统。GIS系统既有助于勘察资料的分析与整理，又可以简化勘察资料的录入流程。工程项目剖面图、三维模型等数据信息存储于该系统中，实现数据信息的统一管理，达到数据信息集成的目的。

3岩土工程智能建造在地下空间中的展望

3.1四维可视化技术

岩土工程智能建造中数据信息的获取、传输在未来时期都以四维呈现，四维可视化技术指利用物联网技术实现岩土工程智能建造现场信息获取，比如钻机现场监控、基坑隧道动态监测，减少人工工作，保证数据信息的真实性与客观性。

3.2云GIS技术

云GIS技术指的是在传统GIS技术的基础上，通过利用计算机技术帮助作业人员解决无法及时获取关键信息的难点，使作业人员根据实时数据信息合理指导施工人员施工。

3.3感知挖掘技术

感知挖掘技术可以用于岩土工程智能物探、地质条件预测等方面，利用大数据感知挖掘技术理论，对测量结果进行统计与分析，帮助项目各专业技术人员和管理方实现对岩土工程智能建造的宏观认识，可对地下空间不安全因素的进行判断。

3.4 BIM技术

信息化系统BIM技术指的是通过数字仿真模拟建筑物建造过程的一种技术。近年来，BIM技术在岩土工程地下空间建造中的应用主要体现在结构、技术以及地质的可视化即协同数据信息计算方面。随着科学技术的日新月异，如何更好地实现地下空间建造在结构、技术以及地质可视化相互作用、精细化管理的耦合模拟，还需要将智能建造技术融入工程项目的全生命周期中。

3.5一体化数据与大数据分析系统

岩土工程智能建造在地下空间应用涉及多方面环节，比如现场勘察、设计、检测等。但是由于各个环节的独立性，所以各项数据信息难免会出现多元化、格式标准化等方面的问题。一体化数据与大数据分析系统是解决以上问题的重要支撑。随着信息化技术的普及，智能建造将会越来越多积累各类应用场景的经验和数据，使数据智能化，未来时期内的岩土工程地下空间建造一体化数据与智能化建造大数据分析系统相结合将会成为主流趋势。

结束语

智能时代，对地下空间中的自然和人工设施标准化、信息化、智能化后构建的信息系统是实现对城市高效、智能治理的重要措施。岩土工程智能建造在地下空间的应用是智能城市治理的有力基础，信息系统的构建内容包括标准、传感器、数据等，构建步骤包括硬件支撑、数据融合、功能设计等。地下空间虚实融合仿真与推演和人类异常行为识别是两个典型的应用。

参考文献

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