BIM技术在岩土三轴测试技术教学与科研中的应用
发布时间：2022-01-19 17:31
将BIM技术和虚拟仿真技术与传统的岩土三轴测试相结合,构建虚拟实验室,并应用于土力学及岩土工程测试技术的教学与科研中,有利于促进高校专业课程教学改革以及新型实验室建设,有利于增加高校实验室教学的创新性、多样性,有利于拓展学生知识面及提升实验人员队伍的整体素质。
【文章来源】：实验技术与管理. 2020,37(09)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
应变控制式三轴测试系统
，实现信息共享；结合行业发展需求，培养理论与实验基础知识扎实的学生，并为科研实验人员提供辅助科研的良好平台，提升传统岩土三轴测试技术实验教学效果及科研创新能力。2岩土三轴测试技术BIM实验室建设内容2.1建立仿真模拟模型利用BIM技术建立实验仪器BIM模型，并进行可视化的实验操作过程模拟。首先，以岩土三轴测试仪器实物或CAD设计图为基础，使用Revit等软件分别建立与实验仪器相对应的包含元件信息的构件族库，修改各组件的平面坐标或空间坐标参数，然后拼装组合形成岩土三轴测试仪器的核心部件BIM模型。图2为岩土三轴测试仪器核心部件三轴压力室各元件的BIM示意图。然后依据规范确定三轴试验的操作过程和操作步骤，以及每一步骤可能产生的实验现象，例如土体变形或者孔隙水流动等，方便后续对实验过程的解释和模拟。最后进行实验的全过程动态模拟。在Navisworks软件中导入已建好的BIM模型，根据Timeliner与视点命令，关联BIM模型相关构件和时间维度以及空间视点，实现岩土三轴试验的4D全测试过程模拟。2.2建设虚拟现实仿真模拟实训实验平台虚拟仿真实验室是基于虚拟现实仿真技术的实验系统，主要包括：实验室环境、测试仪器、实验对象和材料、实验信息资源等。利用该技术，建立岩土三轴测试虚拟仿真实验室，不断为本科生学习三轴测试技术提供条件，为进行复杂实验的科研人图2三轴压力室各元件BIM示意图员提供学习资源，为科研工作和科研创新提供良好支撑。虚拟仿真实验室的功能主要包括以下方面。（1）学习目标明确，能够及时配合土力学教学需要，契合教育改革方案。（2）以课本理论知识为基础，以工程问题为研究背景，结合实际工程需要对岩土三轴测试技术进行讲解，包括实验目的、对应工程应用、实
蒲写葱路矫?（1）科研人员可以进入复杂实验的虚拟仿真实验系统，例如英国GDS公司的三轴试验系统。学习同类先进仪器的知识原理、操作过程、科研及工程应用等，丰富科研人员的知识储备。（2）开放科研人员提取虚拟仿真实验室仪器模型的权限。当科研人员需要自主设计部分实验仪器时，可以借助虚拟实验室内的仪器模型，深入了解仪器结构，并基于此结构，利用BIM相关软件，进行设计开发，既节省了时间又有利于提高与仪器生产商的沟通效率，提高自主设计的成功率。利用BIM技术设计的温控桩-土接触面三轴压力室[5]如图3所示。图3温控桩-土接触面三轴压力室BIM示意图3.3完善课程教学大纲、优化师资力量方面通过不断的教学探索与实践，制定了合适的岩土三轴测试技术教学大纲以及BIM学习指南，方便学生快速掌握岩土工程相关理论以及BIM技术基本知识。在体现教学大纲标准化、模块化的基础上，强调课程的探索性、创新性，不仅注重学生对岩土工程测试知识的掌握，而且注重激发学生的学习兴趣和创新思维。BIM虚拟仿真实验室设置专职的建模人员和实验指导教师，强调对实验人员的知识更新和对相关教师的培训和互补学习，提升教师队伍的整体素质。4结语本文利用行业先进的BIM技术，建设了岩土三轴测试技术虚拟仿真实验室，开设了BIM相关理论课程，强化了岩土方向基础知识的学习和实践。将BIM技术应用于实验室建设，有利于拓展学生的知识面，激发学生的学习兴趣，培养学生的学习探索能力。参考文献(References)[1]吕塞·拉卢伊，何莉塞·迪·唐纳.能源地下结构[M].孔纲强，译.北京：中国建筑工业出版社，2016.[2]刘汉龙，孔纲强，吴宏伟.能量桩工程应用研究进展及PCC能量桩技术开发[J].岩土工程学报?
【参考文献】：
期刊论文
[1]温控桩-土接触面三轴试验系统研制与验证[J]. 李春红,孔纲强,张鑫蕊,刘汉龙,许晓亮,许俊奎. 岩土力学. 2019(12)
[2]基于BIM技术的建筑工程虚拟仿真实训中心的建设研究[J]. 戴晓燕,刘超. 实验技术与管理. 2018(12)
[3]BIM技术在道路桥梁工程实践课程中的应用[J]. 彭以舟,汪芳芳. 实验技术与管理. 2017(11)
[4]摩擦型能源桩荷载–温度现场联合测试与承载性状分析[J]. 路宏伟,蒋刚,王昊,洪鑫,史春乐,龚红卫,刘伟庆. 岩土工程学报. 2017(02)
[5]基于虚拟仿真技术的市政环境类实验教学[J]. 郭亮,梁宏,刘京,陈明,南军,周志刚. 实验室研究与探索. 2015(07)
[6]基于BIM的工程项目精益建造管理[J]. 赵金煜,尤完. 项目管理技术. 2015(04)
[7]铁路勘测设计BIM应用基础研究[J]. 金星. 铁道建筑. 2014(07)
[8]基于BIM技术的建筑全生命周期的成本管理与应用[J]. 吕书斌. 建材技术与应用. 2014(02)
[9]能源桩换热过程中结构响应原位试验研究[J]. 桂树强,程晓辉. 岩土工程学报. 2014(06)
[10]虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J]. 王卫国. 实验室研究与探索. 2013(12)
本文编号：3597276
【文章来源】：实验技术与管理. 2020,37(09)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
应变控制式三轴测试系统
，实现信息共享；结合行业发展需求，培养理论与实验基础知识扎实的学生，并为科研实验人员提供辅助科研的良好平台，提升传统岩土三轴测试技术实验教学效果及科研创新能力。2岩土三轴测试技术BIM实验室建设内容2.1建立仿真模拟模型利用BIM技术建立实验仪器BIM模型，并进行可视化的实验操作过程模拟。首先，以岩土三轴测试仪器实物或CAD设计图为基础，使用Revit等软件分别建立与实验仪器相对应的包含元件信息的构件族库，修改各组件的平面坐标或空间坐标参数，然后拼装组合形成岩土三轴测试仪器的核心部件BIM模型。图2为岩土三轴测试仪器核心部件三轴压力室各元件的BIM示意图。然后依据规范确定三轴试验的操作过程和操作步骤，以及每一步骤可能产生的实验现象，例如土体变形或者孔隙水流动等，方便后续对实验过程的解释和模拟。最后进行实验的全过程动态模拟。在Navisworks软件中导入已建好的BIM模型，根据Timeliner与视点命令，关联BIM模型相关构件和时间维度以及空间视点，实现岩土三轴试验的4D全测试过程模拟。2.2建设虚拟现实仿真模拟实训实验平台虚拟仿真实验室是基于虚拟现实仿真技术的实验系统，主要包括：实验室环境、测试仪器、实验对象和材料、实验信息资源等。利用该技术，建立岩土三轴测试虚拟仿真实验室，不断为本科生学习三轴测试技术提供条件，为进行复杂实验的科研人图2三轴压力室各元件BIM示意图员提供学习资源，为科研工作和科研创新提供良好支撑。虚拟仿真实验室的功能主要包括以下方面。（1）学习目标明确，能够及时配合土力学教学需要，契合教育改革方案。（2）以课本理论知识为基础，以工程问题为研究背景，结合实际工程需要对岩土三轴测试技术进行讲解，包括实验目的、对应工程应用、实
蒲写葱路矫?（1）科研人员可以进入复杂实验的虚拟仿真实验系统，例如英国GDS公司的三轴试验系统。学习同类先进仪器的知识原理、操作过程、科研及工程应用等，丰富科研人员的知识储备。（2）开放科研人员提取虚拟仿真实验室仪器模型的权限。当科研人员需要自主设计部分实验仪器时，可以借助虚拟实验室内的仪器模型，深入了解仪器结构，并基于此结构，利用BIM相关软件，进行设计开发，既节省了时间又有利于提高与仪器生产商的沟通效率，提高自主设计的成功率。利用BIM技术设计的温控桩-土接触面三轴压力室[5]如图3所示。图3温控桩-土接触面三轴压力室BIM示意图3.3完善课程教学大纲、优化师资力量方面通过不断的教学探索与实践，制定了合适的岩土三轴测试技术教学大纲以及BIM学习指南，方便学生快速掌握岩土工程相关理论以及BIM技术基本知识。在体现教学大纲标准化、模块化的基础上，强调课程的探索性、创新性，不仅注重学生对岩土工程测试知识的掌握，而且注重激发学生的学习兴趣和创新思维。BIM虚拟仿真实验室设置专职的建模人员和实验指导教师，强调对实验人员的知识更新和对相关教师的培训和互补学习，提升教师队伍的整体素质。4结语本文利用行业先进的BIM技术，建设了岩土三轴测试技术虚拟仿真实验室，开设了BIM相关理论课程，强化了岩土方向基础知识的学习和实践。将BIM技术应用于实验室建设，有利于拓展学生的知识面，激发学生的学习兴趣，培养学生的学习探索能力。参考文献(References)[1]吕塞·拉卢伊，何莉塞·迪·唐纳.能源地下结构[M].孔纲强，译.北京：中国建筑工业出版社，2016.[2]刘汉龙，孔纲强，吴宏伟.能量桩工程应用研究进展及PCC能量桩技术开发[J].岩土工程学报?
【参考文献】：
期刊论文
[1]温控桩-土接触面三轴试验系统研制与验证[J]. 李春红,孔纲强,张鑫蕊,刘汉龙,许晓亮,许俊奎. 岩土力学. 2019(12)
[2]基于BIM技术的建筑工程虚拟仿真实训中心的建设研究[J]. 戴晓燕,刘超. 实验技术与管理. 2018(12)
[3]BIM技术在道路桥梁工程实践课程中的应用[J]. 彭以舟,汪芳芳. 实验技术与管理. 2017(11)
[4]摩擦型能源桩荷载–温度现场联合测试与承载性状分析[J]. 路宏伟,蒋刚,王昊,洪鑫,史春乐,龚红卫,刘伟庆. 岩土工程学报. 2017(02)
[5]基于虚拟仿真技术的市政环境类实验教学[J]. 郭亮,梁宏,刘京,陈明,南军,周志刚. 实验室研究与探索. 2015(07)
[6]基于BIM的工程项目精益建造管理[J]. 赵金煜,尤完. 项目管理技术. 2015(04)
[7]铁路勘测设计BIM应用基础研究[J]. 金星. 铁道建筑. 2014(07)
[8]基于BIM技术的建筑全生命周期的成本管理与应用[J]. 吕书斌. 建材技术与应用. 2014(02)
[9]能源桩换热过程中结构响应原位试验研究[J]. 桂树强,程晓辉. 岩土工程学报. 2014(06)
[10]虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J]. 王卫国. 实验室研究与探索. 2013(12)
本文编号：3597276
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