[发明专利]一种基于BIM+GIS的隧道施工超前地质预报信息系统

权利要求书

1.一种基于BIM+GIS的隧道施工超前地质预报信息系统，其特征在于：包括信息采集装置、BIM三维模型仿真装置、GIS地理信息平台、数据分析预测平台和终端；

所述信息采集装置安装于隧道内，所述信息采集装置与BIM三维模型仿真装置数据传输连接，所述信息采集装置用于采集隧道地质资料、工程资料以及图形资料信息，所述BIM三维模型仿真装置用于接收所述信息采集装置所采集的信息并生成地层、隧道、钻孔的BIM三维实体模型信息数据库，所述BIM三维实体模型信息数据库依托所述GIS地理信息平台开发成BIM+GIS地理信息数据库，所述数据分析预测平台与所述BIM+GIS地理信息数据库数据传输连接，用于接收隧道内实时监控量测数据、衬砌厚度数据、地质勘察数据的三维化和一体化展示的数据，并对接收到的数据进行分析处理得出三维可视化图形并生成超前地质预报自动报告，所述终端用于显示所述数据分析预测平台的超前地质预报自动报告。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS的隧道施工超前地质预报信息系统，其特征在于：所述信息采集装置包括水平钻探装置、地质雷达和监控设备，所述水平钻探装置、地质雷达和监控设备分别与所述BIM+GIS地理信息数据库数据传输连接，所述水平钻探装置用于在隧道前方钻孔并获取岩土数据，所述地质雷达用于探测隧道内地质情况，所述监控设备用于监控隧道周边收敛和拱顶下沉情况；每个装置将采集的信息传送至BIM三维模型仿真装置经数据处理后生成隧道参数、节理数据、钻孔数据和等高线图像。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS的隧道施工超前地质预报信息系统，其特征在于：所述数据分析预测平台上设有分析模块和预测模块，所述分析模块与预测模块分别与所述数据分析预测平台数据传输连接，所述分析模块用于分析所述BIM+GIS地理信息数据库生成的数据并得出超前地质预报信息并传输给所述数据分析预测平台，所述预测模块用于检测所述BIM+GIS地理信息数据库生成的数据并将检测报告传输到所述数据分析预测平台。

4.根据权利要求3所述的一种基于BIM+GIS的隧道施工超前地质预报信息系统，其特征在于：所述分析模块上设有可视化三维分析模块、围岩等级判别模块、属性数据分析模块，所述可视化三维分析模块、围岩等级判别模块、属性数据分析模块分别与所述分析模块数据传输连接，所述可视化三维分析模块用于对所述节理数据和钻孔数据进行数据分析，所述围岩等级判别模块用于对等高线图像进行判别分析，所述属性数据分析模块用于对所述隧道参数进行属性分析；

所述预测模块上设有稳定性预测模块和检测数据模块，所述稳定性预测模块和检测数据模块分别与所述预测模块数据传输连接，所述稳定性预测模块用于对所述可视化三维分析模块分析的数据进行预测，所述检测数据模块用于对属性数据分析模块分析的数据进行检测。

5.根据权利要求2所述的一种基于BIM+GIS的隧道施工超前地质预报信息系统，其特征在于：所述地质雷达监控通过设置不同的阈值，实现监控量测周边收敛和拱顶下沉的自动预警。

6.一种使用如权利要求1所述的一种基于BIM+GIS的隧道施工超前地质预报信息系统进行地质分析预报的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)通过信息采集装置采集隧道地质资料、工程资料以及图形资料信息，利用BIM三维模型仿真装置将信息采集装置采集到的信息提取隧道参数、节理数据、钻孔数据及等高线相关数据并建立隧道工程地质数据三维模型，在GIS地理信息平台的基础进行开发，进而生成地层、隧道、钻孔的BIM三维实体模型并编辑入库；

(2)根据地质入库的数据，在隧道施工现场进行水平钻探超前探测及地质雷达探测的获取地质数据，并收集施工现场的作业面的监控量测数据，结合已建立的BIM三维实体模型，形成BIM+GIS地理信息数据库，结合数据对围岩RQD进行判别计算；

(3)对BIM+GIS地理信息数据库进行数据挖掘，在空间尺度上，利用可拓学理论与模型进行模拟，对隧道进行稳定性预测，在时间尺度上，对检测数据进行深入分析，利用人工神经网络进行预测；

(4)最后，综合各预测预报结果，建立风险评估预报模型，利用系统三维分析和综合查询功能，对预报结果进行综合分析，得出结论，输出三维可视化图形。

(5)通过BIM三维实体模型与GIS地理信息平台结合，对BIM+GIS地理信息数据库的数据处理，利用神经网络法进行判别，得出超前地质预报分析结果，采用地质雷达监测实现智能化预警，并生成超前地质预报自动报告。