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龙图腾网获悉华南理工大学申请的专利一种隧道长管棚数字孪生体和精细建模系统及方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115062368B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210486417.8，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种隧道长管棚数字孪生体和精细建模系统及方法是由周建春;黄浩志;宋晓凯;徐志红;陈宁;黄航;左仝设计研发完成，并于2022-05-06向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种隧道长管棚数字孪生体和精细建模系统及方法在说明书摘要公布了：本发明公开的一种隧道长管棚数字孪生体和精细建模系统及方法，所述系统包括长管棚物理实体数据感知传输模块、数字孪生模型创建模块、数字孪生体模块、数字孪生数据管理模块四个模块。通过各模块之间无缝衔接，通过四个功能模块的组合，使得隧道长管棚数字孪生体与物理实体同步运行、虚实交互、模拟仿真和迭代优化，实现隧道长管棚施工基准状态精细建模、全程感知工后演化、精准预测施工质量和加固效果。所述方法以充分收集与研究工程数据资料为基础，与隧道长管棚工程全生命周期同步构建数字孪生体，实现隧道长管棚实际注浆效果的三维可视化，全程感知长管棚物理实体数据并全程对长管棚施工流程进行行为预测，高效地指导隧道长管棚施工。

本发明授权一种隧道长管棚数字孪生体和精细建模系统及方法在权利要求书中公布了：1.一种隧道长管棚数字孪生体和精细建模方法，其特征是：包括以下步骤： S01、综合收集隧道勘探数据，建立三维可视化的地质信息模型；所述地质信息模型包括隧道长管棚施工地段的围岩信息和地质水文地形地貌信息； S02、基于设计图纸创建三维可视化的隧道长管棚结构信息模型；所述隧道长管棚结构信息模型包括长管棚、初期支护、二次衬砌、注浆体； S03、结合地质信息模型和隧道长管棚结构信息模型，建立对应的分析计算模型；所述分析计算模型包括长管棚构件的几何信息、物理信息、材料的力学特性和本构关系、梅花型钻孔几何信息、围岩与地质体几何特性和本构关系，以及包括长管棚注浆的加载时间、加载压力、浆液物理和化学特性的施工因素； S04、结合长管棚施工工法和工序，利用有限元软件模拟长管棚注浆的全工序流程；根据长管棚注浆工艺流程，在数字孪生体模块中对长管棚注浆流程进行阶段的模拟；所述数字孪生体模块的分阶段模拟模拟长管棚施工过程中注浆工法、注浆压力、注浆浓度、注浆时间施工参数； 注浆分阶段模拟过程中，为符合长管棚现场施工情况，遵循先外后内、跳孔注浆和从稀到浓的原则，对注浆过程进行划分，划分依据为注浆顺序、注浆浆液浓度、注浆压力；模拟过程中采用流量控制，运用流体体积法来确定任意时刻的浆-水边界，从而得到不同时间段的注浆模型； 根据分析计算结果，对隧道长管棚结构信息模型中钢花管空间位置、钢花管直径影响加固效果的设计因素进行修改优化，同时对隧道长管棚施工方案中注浆时间和注浆压力、注浆孔隙填充率、浆液种类施工因素进行合理调整，将两者同步修改至对应的分析计算模型中并重新进行分析计算，以保证得到安全、经济的注浆效果； S05、持续采集现场探测数据，通过对比实时的探测数据，利用基于人工智能深度学习算法修正隧道长管棚的分析计算模型，使注浆效果与实际相符，并将长管棚注浆模拟过程中的数据导入数字孪生数据管理模块中存储； 选取长管棚拱套后的掌子面的顶面和侧面作为监测点，在长管棚进行注浆作业时，采用弹性波三维成像法对监测点进行定时定期的监测，掌子面埋多个震源点，以人工锤击方式或机械冲击震源方式激发地震波，由此可探测掌子面前方的注浆情况；或者选取在掌子面靠近钢花管的位置作为监测点，在掌子面内埋设应力应变传感器或基岩变位计或多点位移计按规定的监测频率，记录掌子面的应力应变情况，便于与分析模型结果进行对比；或者采用高密度电阻率成像法进行探测，直接生成注浆全过程的实时三维模型，以此获取注浆浆液在围岩中的渗透情况；或者采用地质雷达和配套天线系统持续探测施工过程中的工作面，根据所反馈的雷达图像获取隧道长管棚实际位置、浆液密实度和扩散范围数据并通过有线或无线网络传输设备将数据传输至数字孪生数据管理模块； 根据实时采集的施工数据，利用基于人工智能深度学习算法对分析计算模型进行调整和修正，从而修正原有的地质信息模型的围岩分级和围岩力学性质，反馈到分析计算模型中再次进行分析预测，通过多次循环识别和修正以保证通过分析得到的数值与实测值之间的误差控制在合理范围内，并根据分析计算模型对隧道长管棚施工的下一工序进行行动预测，并将相关围岩应力应变数据和分析计算模型存储汇总到数字孪生数据管理模块； S06、从数字孪生数据管理模块导出隧道注浆模型，实现隧道长管棚注浆模型的数字化交付。

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