关键词：岩土三维勘察设计系统；地铁工程；应用
引言
随着计算机技术在各行业领域中应用范围的扩大，融合了计算机辅助设计和地理信息系统、图像处理、图形学、计算机网络、数据库等相关技术于一身的三维技术也开始受到了各界人士的广泛关注，开始从不同方面入手，对三维技术展开有效应用。地铁工程作为现阶段我国社会基础建设工作中重要的项目构成，其对于三维勘察设计这一技术的应用，可以对提升地铁工程设计水平和施工建设质量提供极大的帮助。
1系统组成架构
目前，我国地质三维勘察设计系统已成功投入水利、水电的增加，对岩土三维勘察设计软件也有着越来越高的要求。因此，在地铁勘察工作中，可以以MicroStation平台为操作环境，实现可视化、具有计算和预警能力、动态化的展示，另外，可借鉴Itasc系统的相关经验，经过长期深入的研究以及开发，ItasCAD系统具备很强的地质三维建模能力，工作模块主要有数据信息管理、三维建模和数据分析、辅助绘图、查询统计及计算分析。
2设计系统应用功能
2.1地层建设模型由剖面转为三维
就三维设计系统来看，其是按照已经得到的岩土工程数据、建构筑物数据、地理数据、工程分析数据等，在研究区域内完成对多维数据的管理和柱状图显示、三维空间中几何与力学分析等其他系统功能的研究。因此，对三维设计系统的有效应用，可以在地铁工程施工过程中实现三维钻孔柱状显示和查询、二维地质剖面图生成、三维地质建模和剖切、人工交互编辑、实时推进等一些基本分析功能。此外，三维设计系统本身还能够旋转、放大观察角度，对观察角度的光源进行有效控制，这些图形类功能，也是该系统的基础性功能。
2.2地下与地上的一体化建模
从本质上来看，地铁工程的规划、地质勘察、工程设计、施工建设、运营维护等工作是一项以地下与地上空间作为主要研究对象的系统性工程项目，所以，将项目中的相关工作有机融合到以期，对于地铁工程在规划施工过程中对资源的可持续利用可以起到极大的帮助。而三维设计系统的存在，不仅可以完善工程设计图纸和文件中的各项内容，还可以在整个工程中作为一个承上启下的节点，将工程的规划和设计期间存在的相关信息数据，以一体化的方式表达出来，为后续相关工作的进行提供便利。
2.3数据管理查询和数值分析
设计系统在地铁工程中的应用，可以为施工人员查询钻孔、地层、建筑物等信息提供一定的便利性，及时便捷的为负责地铁工程施工工作的工程师提供有效的数据信息保障，以此来为相关人员管理地铁工程提供便利性，方便相关人员建立相应的施工模式。与此同时，对地铁工程项目来讲，数值分析在工程施工建设期间应用的范围相对较为广泛，且分析期间部分软件在处理复杂建模方面的功能比较弱，特别是在命令流驱动方式时，会让工程师“望而生畏”。而三维设计系统的应用，不仅具备十分强大的软件前期处理功能，完成有设计图到构筑物的建模工作，还可以直接生成可以供工程师来计算的工程结构模型，为数值分析工作的进行奠定良好的基础。
2.4隧道开挖期间引发的三维沉降
地铁工程中隧道环节的施工是一个动态的施工过程，不仅涉及建筑物布置、施工场地布置等信息，还会将施工期间实时管理、施工组织等动态的工程施工逻辑关系展现出来。此外，因为地铁工程受到周边建筑物沉降、施工现场地形变化等其他实时变量的影响，所以需要借助三维设计系统来构建能够反映工程时空信息的三维数字模型。
3三维应用实例
以实际案例为基础来对其进行分析，某市地铁4号线一期工程和远期5号线是换乘站，在车站的西北区域为新建的小区，西南区域为某广场的高层建筑，东南区域为某楼盘的售楼中心，东北区域为临时建筑和年久的多层建筑群落。
3.1三维建模
以ItasCAD岩土三维勘察设计平台为基础的钻孔三维地层自动建模技术，对钻孔数据信息进行了全面的综合，从而简化了建模流程，简化了建模工作，加快了建模的速度。以钻孔数据为基础，在进行南星桥站附近钻孔三维地层模型的建造过程中，大大提高了工作效率和确保了准确度。在地层模型中，不同底层通常采用不同的颜色进行区分，相应的，两种不同颜色的交接面代表地层界面。地层界面形成时，通常应用的基础算法为克里金插值算法，辅助TIN三角网技术来进行操作，能有效地对地层界面的一些特殊地层进行处理。
3.2三维出图
借助ItasCAD岩土三维勘察设计平台，对新建立的地铁站地层三维模型进行处理，从而得到该地层的三维垂直剖面图。该程序自动对不同类型的地层进行顺序变化，并选择不同的颜色对其进行渲染，形成较为直观和形象的剖面效果。将钻孔数据形成的二维剖面图和三维剖面图进行对比，其剖面在地层顺序、层顶底边状态和尖灭位置几乎一致，只存在小部分的差距，这个现象表明，通过该平台建立的模型，准确度更高。此外，通过对三维垂直勘探剖面图进行了详尽的分析，发现地层之间具有以下特点：连续性较好，过渡相对完整，并且一直没有发现突变现象，模型的数据信息可对真实的情况加以反映。
3.3数据统计分析
与水利水电项目进行比较，岩土项目的建设周期较短，施工较为复杂，这就给设计人员提出了更高的要求，需在最短的时间内完成数据信息的录入、处理等工作。但现阶段采用手工录入数据信息和数据信息处理的方式较为复杂，并且存在一定的误差。ItasCAD平台在数据信息入库和数据信息导出接口上增设了大量的小工具，能有效地解决以上问题，减少设计人员的工作量，提高数据信息的处理能力和失误出现的概率，比如导出统计报表。导出统计报表功能的应用，可将所有信息导出到Excel表格内，导出格式是特定的，该功能有效提高了信息录入和输出的效率，降低错误发生的频率。统计报表包含的数据信息较多，比如标准统计表、静力触探表等，其都可为设计人员提供参考和建议。
3.4三维综合场景
以该站台为例，对其地铁结构、地面建筑群和地质三维模型进行有效融合，得到图1。通过对地铁站的所有数据信息进行综合，更加清晰、直观地了解各个建筑物、地铁结构和地质体的位置关系，并且可对某些具体的位置进行放大，充分地了解地铁线路穿过的地层，这样能帮助技术人员有效地对特殊地层结构进行处理。
图1三维模型综合展示图
结语
总而言之，将三维勘察这种设计系统应用到现阶段地铁工程项目施工建设中，可以说是推动社会经济发展的必经之路。因此，施工单位在使用三维勘察设计时，需要在以往生产习惯，遵循企业发展现状和业务能力的基础上，从设计系统中获取到勘察数据和设计信息，以此来实现三维东城对象和三维地层间的耦合，从而达到的提升岩土工程设计水平和施工水平的目的。
参考文献
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论文作者:戴鑫
论文发表刊物:《城镇建设》2019年20期
论文发表时间:2019/12/9
标签：地层论文; 地铁论文; 数据论文; 工程论文; 系统论文; 建模论文; 岩土论文; 《城镇建设》2019年20期论文;