[发明专利]一种水利工程盾构井数字孪生模型及其构建方法

权利要求书

1.一种水利工程盾构井数字孪生模型，其特征在于，包括基于数字孪生技术的设计软件、盾构井基础尺寸单元、盾构井四周土质单元、盾构井地下水单元、盾构井盾构隧道尺寸单元、盾构井连续墙单元、盾构井环梁单元、盾构井内衬墙单元、盾构井支撑截面单元、盾构井内部支护单元、造价单元、动态受力分析单元、综合评分单元和手动输入参数单元；

基于数字孪生技术的设计软件用来为各单元提供加载平台；盾构井基础尺寸单元根据不加任何支护结构的盾构井的尺寸进行三维结构生成；盾构井四周土质单元根据实地测量土质情况加载盾构井四周及底部土质情况；盾构井地下水单元将实地测量的地下水情况加载到土质中；盾构井盾构隧道尺寸单元在盾构井中加载对应尺寸的盾构隧道；盾构井连续墙单元、盾构井环梁单元、盾构井内衬墙单元、盾构井支撑截面单元和盾构井内部支护单元均为盾构井的支护加载单元，分别用来加载连续墙、环梁、内衬墙、支撑截面和内部支护；造价单元用来评估整体造价；动态受力分析单元根据各支护结构参数的改变进行动态的受力分析；综合评分单元对各支护结构参数的可选用性进行综合评分；手动输入参数单元用来供使用者手动输入各支护结构参数。

2.根据权利要求1所述的水利工程盾构井数字孪生模型，其特征在于，基于数字孪生技术的设计软件为sap2000。

3.根据权利要求1所述的水利工程盾构井数字孪生模型，其特征在于，盾构井连续墙单元中连续墙参数包括墙体深度和钢筋填充量；盾构井环梁单元中环梁参数包括环梁截面尺寸、环梁数量和环梁的钢筋填充量；盾构井内衬墙单元中内衬墙参数包括数量、截面积和钢筋填充量；盾构井内部支护单元中的支护参数包括支护形式和支护数量。

4.根据权利要求1所述的水利工程盾构井数字孪生模型，其特征在于，盾构井地下水单元包括盾构井底部地下水情况和盾构井四周的地下水情况。

5.根据权利要求1所述的水利工程盾构井数字孪生模型，其特征在于，造价单元的总造价统计项目包括开挖造价、围护造价、人工成本、设备成本和时间成本，开挖包括基坑挖土、运土和回填。

6.根据权利要求1所述的水利工程盾构井数字孪生模型，其特征在于，综合评分单元评分项目包括施工成本、施工难度、施工时间和盾构井受力情况，对于盾构井受力情况不合格的，综合评分均为零分，综合评分越高，说明选取的参数越好。

7.根据权利要求6所述的水利工程盾构井数字孪生模型，其特征在于，综合评分单元可以手动屏蔽某一项，例屏蔽施工成本，得出只考虑施工难度、施工时间和盾构井受力情况下的最优支护参数。

8.一种根据权利要求1所述的水利工程盾构井数字孪生模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据实地测量，在基于数字孪生技术的设计软件中加载对应的土质和地下水环境；

S2、在对应的土质和地下水环境中加载不加任何支护状态下的盾构井三维结构和盾构隧道；

S3、在盾构井三维结构上加载连续墙、环梁、内衬墙、支撑截面和内部支护结构；

S4、模型自动动态调整连续墙、环梁、内衬墙、支撑截面和内部支护结构的参数，并进行相应的受力分析；

S5、根据不同支护结构参数调整，给出不同支护参数下的综合评分，并根据综合评分高低进行排序。