將BIM技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)與傳統(tǒng)的巖土三軸測試相結(jié)合,構(gòu)建虛擬實驗室,并應(yīng)用于土力學(xué)及巖土工程測試技術(shù)的教學(xué)與科研中,有利于促進(jìn)高校專業(yè)課程教學(xué)改革以及新型實驗室建設(shè),有利于增加高校實驗室教學(xué)的創(chuàng)新性、多樣性,有利于拓展學(xué)生知識面及提升實驗人員隊伍的整體素質(zhì)。 

【文章來源】：實驗技術(shù)與管理. 2020,37(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

應(yīng)變控制式三軸測試系統(tǒng)

，實現(xiàn)信息共享；結(jié)合行業(yè)發(fā)展需求，培養(yǎng)理論與實驗基礎(chǔ)知識扎實的學(xué)生，并為科研實驗人員提供輔助科研的良好平臺，提升傳統(tǒng)巖土三軸測試技術(shù)實驗教學(xué)效果及科研創(chuàng)新能力。2巖土三軸測試技術(shù)BIM實驗室建設(shè)內(nèi)容2.1建立仿真模擬模型利用BIM技術(shù)建立實驗儀器BIM模型，并進(jìn)行可視化的實驗操作過程模擬。首先，以巖土三軸測試儀器實物或CAD設(shè)計圖為基礎(chǔ)，使用Revit等軟件分別建立與實驗儀器相對應(yīng)的包含元件信息的構(gòu)件族庫，修改各組件的平面坐標(biāo)或空間坐標(biāo)參數(shù)，然后拼裝組合形成巖土三軸測試儀器的核心部件BIM模型。圖2為巖土三軸測試儀器核心部件三軸壓力室各元件的BIM示意圖。然后依據(jù)規(guī)范確定三軸試驗的操作過程和操作步驟，以及每一步驟可能產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象，例如土體變形或者孔隙水流動等，方便后續(xù)對實驗過程的解釋和模擬。最后進(jìn)行實驗的全過程動態(tài)模擬。在Navisworks軟件中導(dǎo)入已建好的BIM模型，根據(jù)Timeliner與視點(diǎn)命令，關(guān)聯(lián)BIM模型相關(guān)構(gòu)件和時間維度以及空間視點(diǎn)，實現(xiàn)巖土三軸試驗的4D全測試過程模擬。2.2建設(shè)虛擬現(xiàn)實仿真模擬實訓(xùn)實驗平臺虛擬仿真實驗室是基于虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)的實驗系統(tǒng)，主要包括：實驗室環(huán)境、測試儀器、實驗對象和材料、實驗信息資源等。利用該技術(shù)，建立巖土三軸測試虛擬仿真實驗室，不斷為本科生學(xué)習(xí)三軸測試技術(shù)提供條件，為進(jìn)行復(fù)雜實驗的科研人圖2三軸壓力室各元件BIM示意圖員提供學(xué)習(xí)資源，為科研工作和科研創(chuàng)新提供良好支撐。虛擬仿真實驗室的功能主要包括以下方面。（1）學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，能夠及時配合土力學(xué)教學(xué)需要，契合教育改革方案。（2）以課本理論知識為基礎(chǔ)，以工程問題為研究背景，結(jié)合實際工程需要對巖土三軸測試技術(shù)進(jìn)行講解，包括實驗?zāi)康�、對�?yīng)工程應(yīng)用、實

蒲寫蔥路矯?（1）科研人員可以進(jìn)入復(fù)雜實驗的虛擬仿真實驗系統(tǒng)，例如英國GDS公司的三軸試驗系統(tǒng)。學(xué)習(xí)同類先進(jìn)儀器的知識原理、操作過程、科研及工程應(yīng)用等，豐富科研人員的知識儲備。（2）開放科研人員提取虛擬仿真實驗室儀器模型的權(quán)限。當(dāng)科研人員需要自主設(shè)計部分實驗儀器時，可以借助虛擬實驗室內(nèi)的儀器模型，深入了解儀器結(jié)構(gòu)，并基于此結(jié)構(gòu)，利用BIM相關(guān)軟件，進(jìn)行設(shè)計開發(fā)，既節(jié)省了時間又有利于提高與儀器生產(chǎn)商的溝通效率，提高自主設(shè)計的成功率。利用BIM技術(shù)設(shè)計的溫控樁-土接觸面三軸壓力室[5]如圖3所示。圖3溫控樁-土接觸面三軸壓力室BIM示意圖3.3完善課程教學(xué)大綱、優(yōu)化師資力量方面通過不斷的教學(xué)探索與實踐，制定了合適的巖土三軸測試技術(shù)教學(xué)大綱以及BIM學(xué)習(xí)指南，方便學(xué)生快速掌握巖土工程相關(guān)理論以及BIM技術(shù)基本知識。在體現(xiàn)教學(xué)大綱標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)課程的探索性、創(chuàng)新性，不僅注重學(xué)生對巖土工程測試知識的掌握，而且注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維。BIM虛擬仿真實驗室設(shè)置專職的建模人員和實驗指導(dǎo)教師，強(qiáng)調(diào)對實驗人員的知識更新和對相關(guān)教師的培訓(xùn)和互補(bǔ)學(xué)習(xí)，提升教師隊伍的整體素質(zhì)。4結(jié)語本文利用行業(yè)先進(jìn)的BIM技術(shù)，建設(shè)了巖土三軸測試技術(shù)虛擬仿真實驗室，開設(shè)了BIM相關(guān)理論課程，強(qiáng)化了巖土方向基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和實踐。將BIM技術(shù)應(yīng)用于實驗室建設(shè)，有利于拓展學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)探索能力。參考文獻(xiàn)(References)[1]呂塞·拉盧伊，何莉塞·迪·唐納.能源地下結(jié)構(gòu)[M].孔綱強(qiáng)，譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.[2]劉漢龍，孔綱強(qiáng)，吳宏偉.能量樁工程應(yīng)用研究進(jìn)展及PCC能量樁技術(shù)開發(fā)[J].巖土工程學(xué)報?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]溫控樁-土接觸面三軸試驗系統(tǒng)研制與驗證[J]. 李春紅,孔綱強(qiáng),張鑫蕊,劉漢龍,許曉亮,許俊奎.  巖土力學(xué). 2019(12)
[2]基于BIM技術(shù)的建筑工程虛擬仿真實訓(xùn)中心的建設(shè)研究[J]. 戴曉燕,劉超.  實驗技術(shù)與管理. 2018(12)
[3]BIM技術(shù)在道路橋梁工程實踐課程中的應(yīng)用[J]. 彭以舟,汪芳芳.  實驗技術(shù)與管理. 2017(11)
[4]摩擦型能源樁荷載–溫度現(xiàn)場聯(lián)合測試與承載性狀分析[J]. 路宏偉,蔣剛,王昊,洪鑫,史春樂,龔紅衛(wèi),劉偉慶.  巖土工程學(xué)報. 2017(02)
[5]基于虛擬仿真技術(shù)的市政環(huán)境類實驗教學(xué)[J]. 郭亮,梁宏,劉京,陳明,南軍,周志剛.  實驗室研究與探索. 2015(07)
[6]基于BIM的工程項目精益建造管理[J]. 趙金煜,尤完.  項目管理技術(shù). 2015(04)
[7]鐵路勘測設(shè)計BIM應(yīng)用基礎(chǔ)研究[J]. 金星.  鐵道建筑. 2014(07)
[8]基于BIM技術(shù)的建筑全生命周期的成本管理與應(yīng)用[J]. 呂書斌.  建材技術(shù)與應(yīng)用. 2014(02)
[9]能源樁換熱過程中結(jié)構(gòu)響應(yīng)原位試驗研究[J]. 桂樹強(qiáng),程曉輝.  巖土工程學(xué)報. 2014(06)
[10]虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)思考與建議[J]. 王衛(wèi)國.  實驗室研究與探索. 2013(12)



本文編號：3597276