[发明专利]一种基坑三维正向设计计算一体化方法

说明书

本发明涉及一种基坑三维正向设计计算一体化方法，包括以下步骤：1)获取地质勘探钻孔数据，建立三维地质模型，在所述三维地质模型上导入周边环境数据；2)获取基坑方案设计数据，在所述三维地质模型生成基坑，获得三维基坑模型，并进行可视化展示；3)将所述三维基坑模型转换为三维基坑数值计算模型；4)基于所述三维基坑数值计算模型进行基坑结构验算，判断基坑受力变形是否满足设计要求，若是，则将所述三维地质模型和三维基坑模型以及模型上集成的属性参数导出为BIM模型，若否，则返回步骤2)。与现有技术相比，本发明具有设计效率高、可缩减计算时间等优点。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，涉及一种深基坑设计方法，尤其是涉及一种基坑三维正向设计计算一体化方法。

背景技术

传统深基坑设计主要依靠二维CAD设计方式，每张图纸相互独立、地质信息表述抽象，需要专业人员进行解读，不如三维设计在数据信息方面表述完整和准确。近年来，BIM技术在深基坑工程中逐渐得到应用，BIM逆向设计的基本设计流程如下：

(1)勘察设计单位进行地质勘查，绘制基坑场地地质纵剖面图；

(2)设计单位依据地质条件、结合周边环境对基坑位置、开挖深度及支护形式进行初步设计；

(3)选取不利断面，建立二维计算模型，采用规范要求及建议方法对初步设计方案中的结构参数进行验算，论证是否满足规范中的设计要求；

(4)若不满足设计要求则修改结构设计参数，重复第(3)步；若符合要求，按照设计方案绘制二维图纸(纵剖面图、横剖面图、配筋图等)；

(5)设计单位或其他单位根据上述二维设计图纸建立三维BIM模型。

上述设计方法的主要缺点在于，BIM模型只是设计图的翻模，先完成设计再建立BIM模型，仍然停留在根据二维设计图纸翻模的阶段，一旦设计方案发生变更，需要重建BIM模型，这种逆向BIM建模方案效率较低。另一方面，上述方法将设计与计算两部分进行割裂，不能直接对设计方案进行三维计算，再反馈回到设计方案进行调整，导致BIM模型与设计不同步。

BIM设计软件通常需要输出三维模型再导入大型通用有限元软件进行数值分析计算，此时会存在模型编码格式不统一的情况，在模型格式转换过程中，极易造成数据丢失。

现有技术中也有采用市面上常见的基坑设计软件三维版本(如：理正深基坑、PKPM)建立简化三维计算模型进行计算，但是计算结果仅包含围护结构及内支撑体系的受力、变形，不能计算地表沉降及地表以下土体位移场分布，反映不出基坑开挖对周边建筑影响状况，计算结果不够全面。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种设计效率高、可缩减计算时间的基坑三维正向设计计算一体化方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基坑三维正向设计计算一体化方法，包括以下步骤：

1)获取地质勘探钻孔数据，建立三维地质模型，在所述三维地质模型上导入周边环境数据；

2)获取基坑方案设计数据，在所述三维地质模型生成基坑，获得三维基坑模型，并进行可视化展示；

3)将所述三维基坑模型转换为三维基坑数值计算模型，计算模型自动继承地层关键地质参数和结构设计参数；

4)基于所述三维基坑数值计算模型进行基坑结构验算，判断基坑受力变形是否满足设计要求，若是，则将所述三维地质模型和三维基坑模型以及模型上集成的属性参数导出为BIM模型，若否，则返回步骤2)。

进一步地，所述建立三维地质模型具体为：

获取场地区域内所有钻孔数据，根据各钻孔内相邻地层间关系，结合地层土力学参数，生成本区域的地层层序表；