1. 引言
- 研究背景：文章开头介绍了城市基础设施需求的增长，以及地下建设面临的挑战，如低生产力、长建设时间、高成本和安全问题。
- 数字孪生技术：介绍了数字孪生技术在规划、监控和执行方面的潜力，以及它在不同行业中的应用。
2. 数字孪生在建筑行业中的应用
- 数字孪生定义：讨论了数字孪生的定义，包括物理组件、数字表示、物理-数字连接、数据和服务五个部分。
- 研究进展：概述了数字孪生技术在建筑生命周期各阶段的应用研究进展，包括工程和设计阶段、施工阶段以及运营和维护阶段。
3. 地下数字孪生
- 地下空间挑战：分析了地下空间数字孪生研究的特殊挑战，如地下条件的不确定性、非均质性和各向异性。
- 成熟度维度：提出了地下数字孪生的成熟度模型，包括描述性、反射性、预测性和规范性四个维度。
- 构建地下数字孪生：提出了一个分层架构，用于构建地下数字孪生，包括物理层、传感和数据采集层、传输层、数据管理层、可视化和建模层以及应用层。
4. 影响地下数字孪生发展的关键研究领域
- 数据驱动的地面建模：探讨了如何通过数据驱动的方法来改进地质建模。
- BIM集成现场调查和地理空间数据：讨论了将地质和地理数据集成到BIM中的重要性和挑战。
- 计算BIM：介绍了计算BIM的概念，以及它如何影响地下数字孪生的发展。
- BIM与数值建模软件的互操作性：探讨了BIM与有限元方法（FEM）之间的互操作性问题。
- 传感和监测：讨论了传感和监测技术在地下建设中的应用，以及它们如何支持数字孪生的发展。
5. 观测方法与数字孪生概念之间的联系
- 观测方法（OM）：介绍了地质工程中的观测方法，以及它如何与数字孪生技术相结合。
- OM的最新进展：讨论了观测方法的最新进展，包括传感技术、计算技术和机器学习的应用。
- OM应用的挑战：分析了观测方法在更广泛应用中面临的挑战。
6. 地下数字孪生的价值
- 降低不确定性成本：讨论了地下数字孪生如何通过打破信息孤岛来降低不确定性成本。
- 风险预测和安全评估：探讨了地下数字孪生在施工期间风险预测和安全评估中的应用。
- 时间、成本和碳优化：讨论了地下数字孪生如何优化地下建设的时间、成本和碳排放。
- 地下结构和资产的终身监测：探讨了地下数字孪生在地下结构和资产终身监测中的潜在应用。
- 地下结构的再利用：讨论了地下数字孪生在评估旧基础结构再利用可行性中的作用。
7. 研究局限性
- 研究限制：文章最后讨论了研究的局限性，包括地下数字孪生架构的不完整性和对高级应用的缺乏探讨。
8. 结论
- 结论：文章总结了地下数字孪生技术在提高地下建设效率、降低成本和提高安全性方面的潜力，并强调了需要进一步研究和技术开发以克服管理和技术障碍。
编辑｜谢 盼
审核｜王 菲
来源 | 计算岩土信息
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