Цифровой двойник – это постояннодействующая компьютерная модель грунтов основания инженерного сооружения, учитывающая инженерно-геологическое строение, положение строительных и фундаментных конструкций подземной части сооружений, наличие термостабилизирующих устройств. Цифровой двойник является многофункциональным инструментом для контроля состояния мерзлых грунтов, который визуализирует температуру
и осадку грунтов.
Роль цифровых двойников в геотехническом мониторинге
Безопасная эксплуатация инженерных сооружений в области распространения многолетнемерзлых грунтов во многом зависит от точности прогнозных расчетов температуры грунтов и качества проводимого геотехнического мониторинга. Сложность сооружения и инженерно- геокриологических условий на его территории повышает риски аварийных ситуаций в ходе строительства и эксплуатации. Обеспечение безопасной и экономически эффективной эксплуатации требует сбора и обработки большого количества информации в режиме реального времени.
Цифровой двойник – новый подход к геотехническому мониторингу и прогнозу состояния ММГ. Это современный инструмент, позволяющий производить комплексный анализ данных геотехнического мониторинга для объектов любой сложности: дамбы, рудники, обогатительные фабрики, нефтегазовые месторождения, участки плотной городской застройки и многие другие.
Какие возможности дает цифровой двойник
Цифровой инженерно-геокриологический двойник объединяет продукты Frost 3D и Frost.ГТМ в уникальный сервис, выполняющий функции:
- Визуализация температур и деформации грунтового основания в настоящее время, в ретроспективе и в перспективе;
- Расчет несущей способности свай и опор в режиме реального времени и прогноз их состояния на несколько лет вперед на основании актуальных данных мониторинга;
- Контроль уровня грунтовых вод и определение их влияния на температурный и деформационный режим грунтов оснований.
Использование цифрового двойника дает следующие преимущества:
- Предупреждение аварийных ситуаций, связанных с состоянием фундаментов и грунтов оснований;
- Снижение затрат на эксплуатацию сооружения – корректирующие мероприятия можно заранее спланировать и проводить их точечно, оценивая достаточность путем выполнения точного численного расчета на модели цифрового двойника сооружения;
- Рациональное планирование жизненного цикла объекта – с помощью цифрового двойника расширение/реконструкция находящегося в эксплуатации комплекса сооружений произойдет максимально эффективно.
Этапы создания цифрового двойника
На первом этапе создания цифрового двойника строится модель рельефа. Построение модели производится вручную или автоматически путем загрузки облака точек или импорта поверхности в программу Frost 3D.
На основании результатов инженерных изысканий выполняется построение трехмерной геологической модели участка застройки. Frost.Термо (входит в ПО Frost 3D) содержит ряд инструментов для построения моделей любой сложности, а также позволяет импортировать модель из стороннего ПО.
Заполняется база данных материалов: данные термометрии, физические свойства грунтов, климатические характеристики района и параметры, полученные в ходе геотехнического мониторинга. После дискретизации модели и назначения граничных условий производится калибровка модели для подтверждения сходимости расчетных и фактических данных.
Цифровой двойник подключается к системе мониторинга через программу Frost.ГТМ, которая отражает текущее состояние ММГ и содержит базу данных всех наблюдаемых параметров (температура грунтов, деформация, уровень грунтовых вод, климатические параметры и др.). Система автоматически оповещает о негативных трендах, позволяет производить анализ данных и прогнозировать состояние ММГ, учитывая меняющиеся параметры модели.
Примеры цифровых двойников
Плотина
Здесь будет рисунок плотины во Frost3D
Здесь будет изображение плотины во Frost.ГТМ