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一种岩土工程云微信息化技术

阅读：434发布：2020-08-27

专利汇可以提供一种岩土工程云微信息化技术专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种岩土工程云微信息化技术，包括现场勘测；理论研究；室内试验；建模推理；系统开发；数值分析；工程验证。本发明的有益效果是能够实现地质环境信息的精细化获取及大数据下地质环境信息的云存储和云计算，实现基于云理论、分形学、协同学等理论实现地质信息大数据量的存储、分析。，下面是一种岩土工程云微信息化技术专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种岩土工程云微信息化技术，其特征在于包括以下步骤：
(1)现场勘测；
(2)理论研究；
(3)室内试验；
(4)建模推理；
(5)系统开发；
(6)数值分析；
(7)工程验证。
2.按照权利要求1所述一种岩土工程云微信息化技术，其特征在于：所述步骤(1)搜集城市隧道地质环境相关资料，通过现场调查、勘测和监测，了解和分析城市隧道地质环境信息场分布特征以及地下开挖诱发地层损害特征。
3.按照权利要求1所述一种岩土工程云微信息化技术，其特征在于：所述步骤(2)中，①基于多存储服务器的数据组织方法和多存储服务器与用户间的动态映射关系进行地质信息不同安全使用等级下的公共云、私有云和混合云的存储；②运用地质统计学原理、分形理论和协同学研究建立地质环境的数学模型和地质力学模型，建立既考虑地质环境初始状态、又考虑隧道开挖扰动后演化状态的综合地质环境协同预测模型；③借助地质学、损伤力学、非连续介质力学以及土木工程科学，系统研究地下开挖造成地层中出现临空面引起应力重新分布的规律，以及自下而上乃至地表依次发生变形、冒落、断裂、滑移、弯曲、下沉等一系列破坏机理和规律，以及各类工程结构在地质灾害过程中的力学响应和非线性效应；
④应用Cosserat介质理论、水文地质学和力学理论，建立地下工程开挖引起地质灾害过程中的几何关系、物理关系、力学关系，从而建立地质灾害非线性力学模型；⑤应用非平衡热力学理论和非线性科学，建立地下开挖引起地层环境损伤演化原理和模型研究不同地质环境下的灾害预警指标和预警体系及与地层环境相协调的调控理论。
4.按照权利要求1所述一种岩土工程云微信息化技术，其特征在于：所述步骤(3)中，①借助多功能大吨位地层相似材料试验模型，设计5个相似材料模拟模型，利用数字散斑技术和24小时全程摄像技术捕获地下工程开挖诱发地层灾害的发生规律，同时配合仪器定位测量和精确素描，以便互相验证；②利用自行研制的应力-应变传感器测量岩体破坏过程中的应力和应变变化规律，以便验证地质灾害力学关系模型；③利用自行研制的声波测速技术，设置在地下开挖相似材料模拟试验机上，试验地下开挖扰动的地质体损伤演化机理，同时，在模型的损伤敏感区安设24小时全程摄像机及应力、应变及裂纹监测仪器，研究地下开挖诱发的工程结构损伤区域的分布规律并对损伤性态进行科学界定，利用实测数据修正并完善研究成果。

说明书全文

一种岩土工程云微信息化技术

技术领域

[0001] 本发明属于岩土工程信息化技术领域，涉及一种岩土工程云微信息化技术。

背景技术

[0002] 复杂地质环境信息化一直以来是国内外学者研究的热点。在国外，Herbert H. 总结了Terzaghi在工程地质、岩土工程方面的文章和笔记，获取土压力测量、地质工程结构行为机制以及各参数之间的量化关系等地质岩土工程中的常用方法；Mark Wilkerson等研究了X射线断层摄影、针入度测试、地质地图等多种地质环境勘察得到的多源数据在数据库中存储方法，并建立了150英里输水管道沿线地质管理信息系统；Chris H.基于三维城市危害图或者区域危害图，通过放大，获得图中网格点剪切波速变化图和土壤动力特性，采用蒙特卡洛对数正态分布方法对放大的标准方差进行估计，研究了地质环境信息不确定性在地震波作用下的随机响应。在国内，陈辉结合国内外地质环境领域工作的实际情况,提出了未来几年地质环境领域信息化的发展思路以及总体战略构想；曹亮对城市地质体中关键层组的工程特性展开多尺度试验研究、内在结构的精细化识别和工程应用评价；马雄德，王文科研究了基于GIS的地质生态环境评价信息系统，设计了空间数据库结构、外挂属性库的结构,以秃尾河流域调查资料为基础,揭示了关中盆地地下水脆弱性空间分布规律。目前国内外尚未见有报道关于隧道地质信息的云存储及云计算，通常是采用基于传统数据库的存储与计算来处理地质环境信息及进行地质超前预报工作，采取单一的分析技术，造成地质信息真实度低，岩土参数不准，地质灾害预测不准等瓶颈。因此，准确化摸清地质条件，精细化描述岩土参数，“云微”理念下的城市隧道地质环境信息化及多维、多相、多尺度、多层次下的地质环境信息获取、存储、分析计算为城市隧道设计、安全施工和运营管理提供理论依据和技术支撑。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种岩土工程云微信息化技术，本发明的有益效果是能够实现地质环境信息的精细化获取及大数据下地质环境信息的云存储和云计算，实现基于云理论、分形学、协同学等理论实现地质信息大数据量的存储、分析。

[0004] 本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

[0005] (1)现场勘测；

[0006] (2)理论研究；

[0007] (3)室内试验；

[0008] (4)建模推理；

[0009] (5)系统开发；

[0010] (6)数值分析；

[0011] (7)工程验证。

[0012] 进一步，步骤(1)搜集城市隧道地质环境相关资料，通过现场调查、勘测和监测，了解和分析城市隧道地质环境信息场分布特征以及地下开挖诱发地层损害特征。

[0013] 进一步，步骤(2)中，①基于多存储服务器的数据组织方法和多存储服务器与用户间的动态映射关系进行地质信息不同安全使用等级下的公共云、私有云和混合云的存储；②运用地质统计学原理、分形理论和协同学研究建立地质环境的数学模型和地质力学模型，建立既考虑地质环境初始状态、又考虑隧道开挖扰动后演化状态的综合地质环境协同预测模型；③借助地质学、损伤力学、非连续介质力学以及土木工程科学，系统研究地下开挖造成地层中出现临空面引起应力重新分布的规律，以及自下而上乃至地表依次发生变形、冒落、断裂、滑移、弯曲、下沉等一系列破坏机理和规律，以及各类工程结构在地质灾害过程中的力学响应和非线性效应；④应用Cosserat介质理论、水文地质学和力学理论，建立地下工程开挖引起地质灾害过程中的几何关系、物理关系、力学关系，从而建立地质灾害非线性力学模型；⑤应用非平衡热力学理论和非线性科学，建立地下开挖引起地层环境损伤演化原理和模型研究不同地质环境下的灾害预警指标和预警体系及与地层环境相协调的调控理论。

[0014] 进一步，步骤(3)中，①借助多功能大吨位地层相似材料试验模型，设计 5个相似材料模拟模型，利用数字散斑技术和24小时全程摄像技术捕获地下工程开挖诱发地层灾害的发生规律，同时配合仪器定位测量和精确素描，以便互相验证；②利用自行研制的应力-应变传感器测量岩体破坏过程中的应力和应变变化规律，以便验证地质灾害力学关系模型；③利用自行研制的声波测速技术，设置在地下开挖相似材料模拟试验机上，试验地下开挖扰动的地质体损伤演化机理，同时，在模型的损伤敏感区安设24小时全程摄像机及应力、应变及裂纹监测仪器，研究地下开挖诱发的工程结构损伤区域的分布规律并对损伤性态进行科学界定，利用实测数据修正并完善研究成果。

具体实施方式

[0015] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

[0016] 本发明步骤如下：

[0017] (1)现场勘测：搜集城市隧道地质环境相关资料，如北京、上海、杭州、大连、厦门、青岛等地，通过现场调查、勘测和监测，了解和分析城市隧道地质环境信息场分布特征以及地下开挖诱发地层损害特征；

[0018] (2)理论研究：①基于多存储服务器的数据组织方法和多存储服务器与用户间的动态映射关系进行地质信息不同安全使用等级下的公共云、私有云和混合云的存储；②运用地质统计学原理、分形理论和协同学研究建立地质环境的数学模型和地质力学模型，建立既考虑地质环境初始(隧道开挖前)状态、又考虑隧道开挖扰动后演化状态的综合地质环境协同预测模型；③借助地质学、损伤力学、非连续介质力学以及土木工程科学，系统研究地下开挖造成地层中出现临空面引起应力重新分布的规律，以及自下而上乃至地表依次发生变形、冒落、断裂、滑移、弯曲、下沉等一系列破坏机理和规律，以及各类工程结构在地质灾害过程中的力学响应和非线性效应；④应用Cosserat介质理论、水文地质学和力学理论，建立地下工程开挖引起地质灾害过程中的几何关系(包括地质微观-宏观结构关系，地质结构维数关系，地质结构尺度关系等)、物理关系(包括考虑地质体加、卸荷效应的本构关系，考虑岩体缺陷(节理、层理)协同演化和地下水流失耦合的地层形变非线性力学模型等)、力学关系(包括力学平衡条件，能量平衡关系等)，从而建立地质灾害非线性力学模型；⑤应用非平衡热力学理论和非线性科学，建立地下开挖引起地层环境损伤演化原理和模型研究不同地质环境下的灾害预警指标和预警体系及与地层环境相协调的调控理论。

[0019] (3)室内试验：①借助多功能大吨位地层相似材料试验模型，设计5个相似材料模拟模型，利用数字散斑技术和24小时全程摄像技术捕获地下工程开挖诱发地层灾害的发生规律，同时配合仪器定位测量和精确素描，以便互相验证；②利用自行研制的应力-应变传感器测量岩体破坏过程中的应力和应变变化规律，以便验证地质灾害力学关系模型；③利用自行研制的声波测速技术，设置在地下开挖相似材料模拟试验机上，试验地下开挖扰动的地质体损伤演化机理，同时，在模型的损伤敏感区安设24小时全程摄像机及应力、应变及裂纹监测仪器，研究地下开挖诱发的工程结构损伤区域的分布规律并对损伤性态进行科学界定，利用实测数据修正并完善本研究的理论研究成果。

[0020] (4)建模推理：通过建模过程逐步揭示地质环境初始信息场分布规律、地下开挖诱发地层形变以及产生灾变的发生机理规律、地层环境的损伤演化原理，以及对工程结构损害的依存关系和力学响应。

[0021] (5)系统开发：地质信息“云微”平台设计应用理论与实现；建立存储层、基础管理层、应用接口层以及访问层的4层云构架平台，云存储系统与多设备、多应用、多服务协同工作的理论与方法，把常用的一些数值模拟软件如FLAC3D、 RFPA、ANSYS等嵌入到系统平台中中，通过后处理技术，对地层环境的信息分布规律以及地下开挖扰动后的损伤演化过程进行可视化模拟和分析；以地层损伤度为指标，研究开发地层环境损伤的积累效应和预测系统和地质灾害链危险性预警体系，开发涵盖预计地层形变、优化开挖措施和实施岩层控制等功能的决策系统。

[0022] (6)数值分析：在对地层环境的信息分布规律以及地下开挖扰动后的损伤过程进行可视化模拟的基础上，进一步通过数值计算分析地质信息场、力学形变场与地下结构工程、地面房屋建筑、城市基础设施、地面交通工程及地上下水体等之间的相互作用、相互影响和相互依存关系及产生的连锁灾害效应，验证本项目理论研究和实验成果的可靠性。

[0023] (7)工程验证：以重庆市地铁6号线和青岛市地铁2号线的TBM施工工程为试验场地，应用本成果进行探测(已购TRT6000无线震动波三维成像地质超前预报系统Wireless、TRT-6000、Seismic、3DImagingSystem、美国US Radar公司Seeker SPR探地雷达等)、预测、预警、模拟和分析，并与观测数据对比，检验并完善研究成果。

[0024] 以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

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