Общая картина при прокладке туннелей — Leapfrog Works обеспечивает уверенное принятие важных решений на инфраструктурном проекте в Австралии

Проект туннеля West Gate в Мельбурне, Австралия, является одним из крупнейших проектов земляных работ по диаметру бурения в мире и самым большим из когда-либо предпринятых в южном полушарии. Golder Associates, всемирно известная компания по оказанию геотехнических услуг, была привлечена Transurban (партнером правительства штата Виктория на проекте строительства туннеля) для проведения оценки проекта туннеля. Впервые компания Golder использовала решение для условного трехмерного моделирования в области наземного строительства Leapfrog Works для оценки геологического риска и донесения информации об этом риске до различных заинтересованных сторон, а также для передачи информации участникам тендера на проектирование и строительство.

Выдающимся проект делают две специально построенные огромные буровые туннелепроходческие машины, которые будут использоваться для постройки двойных туннелей между автострадой West Gate и рекой Марибернонг. Эти машины оснащены режущей головкой диаметром 15,6 м и будут использоваться для рытья двойных трехполосных туннелей.

Стоимость Пример успешного использования: Общая картина при прокладке туннелей — Leapfrog Works обеспечивает уверенное принятие важных решений на инфраструктурном проекте в Австралии. инфраструктурного проекта очень велика и оценивается в более 5,5 миллиардов австралийских долларов, поэтому важно полностью понимать геологические риски для минимизации влияния на ход проекта, его стоимость и успешное завершение. Министерство утвердило план, в настоящее время ведется строительство.

«Трехмерная визуализация позволяет четко понять взаимосвязь между старым руслом ручья и планируемым туннелем».

Скотт Эмбридж (Scott Ambridge), старший специалист по охране окружающей
среды компании Golder

Проект туннеля West Gate станет жизненно важной альтернативой мосту West Gate, обеспечив столь необходимый второй переход через реку, более быстрые и
безопасные поездки, а также позволит убрать тысячи грузовиков с жилых улиц. Ожидается, что в ходе проекта будет извлечено более 2 миллионов (в целике) кубометров грунта и горных пород во время строительства 6 км туннелей и вспомогательной модернизации дорог.

Компания Golder отвечала за техническое руководство геотехническими и гидрогеологическими службами, а также службами контроля загрязненных земель и качества воздуха, обеспечивала помощь специалистов в закупках, эскизном проектировании, а также в подготовке Заключения (EES) по проекту.

Компания Golder провела тщательные инженерно-геологические изыскания с участием более 200 профессионалов, работавших над проектом от двух до трех лет от его начала до завершения. В числе этих специалистов были полевые техники, полевые геологи, гидрогеологи и геомеханики. Изыскания по проекту велись интенсивно и были успешно выполнены в короткие сроки. До шести буровых бригад, а также специалистов по разведочным земляным работам, геофизическим исследованиям и бригад УСЗГ, работавших в дневную смену, и 3-4 бригады ночной смены бурили вдоль оживленной автострады West Gate. Туннель проходит через различные осадочные и магматические отложения кайнозойской эры (четвертичного и третичного периодов). Эти отложения отражают сложные геологические и геоморфологические процессы, сформировавшие регион, включая тектонические движения и развитие структур палеодолин.

Ответ

Компания Golder приняла решение использовать Leapfrog для помощи в детальной оценке грунтовых условий. Продукт Leapfrog Works, разработанный специально для гражданского строительства, предоставляет пользователю законченное решение для быстрого и динамического моделирования грунтовых условий, анализа взаимодействия с инженерным проектированием и интуитивно понятной трехмерной визуализации. Leapfrog — ведущее программное обеспечение для геологического моделирования в горнодобывающей промышленности, в которой оно используется уже более десяти лет и завоевало доверие всех крупнейших горнодобывающих компаний и консультантов. В его основе лежит проверенный алгоритм условного моделирования.

Тревор О’Шаннесси (Trevor O’Shannessy), главный инженер-геолог компании Golder, рассказывает: «Это был первый проект, на котором мы использовали решение Leapfrog Works, и с тех пор мы используем его все чаще. Мы начали с построения геологической модели в 2D, используя стандартный метод, а затем перенесли эту 2D-информацию в Leapfrog Works для построения 3D-модели. В дальнейшем мы будем начинать разработку проекта в Leapfrog Works. Группа из трех геологов работала над геологической моделью с двумя ключевыми пользователями Leapfrog Works, которые прошли минимальное предварительное обучение работе с Leapfrog. На Golder произвело впечатление то, как быстро новые пользователи освоили программное обеспечение. Им потребовалось всего 1-2 дня, чтобы почувствовать себя экспертами».

Тревор комментирует: «Очевидно, присутствовали некоторые нюансы с точки зрения знакомства с подобными продуктами и конкретных «грубых» проблем, таких как лучший способ моделирования ровной подошвы Stony Creek, но в целом мы были впечатлены тем, насколько удобен для пользователя Leapfrog Works».

Решение Leapfrog Works отвечало ряду важнейших требований проекта, в том числе:

• Выделение области неопределенности вокруг
  Южного устья проекта.
• 3D-моделирование объемов отвалов.
• Сопровождение тендерного процесса путем предоставления подрядчикам интерактивных 3D-моделей.
• Трехмерное моделирование водоносных горизонтов, используемых в исследованиях гидрогеологического воздействия.
• Создание двухмерных геологических разрезов для геотехнического моделирования движения грунта.
• Использование в качестве основного инструмента коммуникации с клиентом и на совещании с государственными органами.

Выделение области неопределенности вокруг Южного устья
Устье бывшего ручья на юго-востоке было заполнено, перемещено и превратилось в ливневый дренаж. Глядя на результаты, полученные с помощью Leapfrog Works в 3D, геологи Golder сразу же обнаружили проблему.

Скотт Эмбридж, старший специалист по охране окружающей среды, комментирует: «Для меня это послужило толчком к изучению более подробной модели в этой области. Если вы можете себе это представить, этот извилистый ручей пересекал два очень больших туннеля, проходящие под важной автострадой.

Получить представление о взаимодействии этих геометрических структур в 2d было очень сложно, но в 3D-среде Leapfrog мы смогли увидеть гораздо больше, например, минимальное покрытие и даже то, что за порода находится между туннелем и старым руслом ручья. Затем мы смогли определить геотехнические риски. Решение Leapfrog Works значительно прояснило эти вопросы».

Если бы мы не раскрыли этот фактор риска, это могло привести к движению грунта во время прокладывания туннеля, что отрицательно сказалось бы на вышележащей автостраде. Такой риск, если его не нивелировать, мог повредить главную магистральную автостраду, что привело бы к ее возможному перекрытию со всеми вытекающими воздействиями на проект и на тех, кто зависит от него на местном уровне.

Выполняющая трехмерное моделирование объемов отвалов грунта компания Golder использовала трехмерную геологическую модель грунта и химические результаты для разработки расширенной трехмерной оценки объема грунта в 2 миллиона кубических метров. Помимо определения загрязненной почвы и кислого сульфата, они смогли определить породу, которая потенциально могла быть использована для других проектов. Скотт объясняет: «Геология объекта сложная. Присутствуют несколько геологических пластов, включающих в том числе два разных вулканических образования и разные наслоенные друг на друга типы отложений.

Из-за явных различий в химическом выветривании и эрозионных процессах геологическое строение значительно изменялось как по горизонтали, так и в глубину. Использование Leapfrog Works значительно упростило задачу оценки объема
множественных геологических подразделений».

Совместное использование моделей для поддержки тендерного процесса. Особенностью Leapfrog Works является бесплатная программа просмотра Leapfrog Viewer, которая позволяет легко обмениваться моделями без необходимости получения доступа к программному обеспечению. Компания Golder использовала Viewer, чтобы делиться геологическими моделями с подрядчиками в процессе тендера. После этого подрядчики могли исследовать геологические модели и соответствующим образом подготовить и оценить свои тендерные предложения.

Скотт объясняет: «Подрядчики могли разрезать модель, поворачивать, крутить ее и рассматривать участки большей неопределенности, то есть те, по которым было меньше информации или где требовались дополнительные разъяснения. Успешный подрядчик определил повышенный риск прокладки туннеля, связанный со старым каналом ручья, и проложил один из своих туннелей глубже, чтобы минимизировать контакт с ним. Мы понимаем, что этот подрядчик продолжит разработку модели с помощью Leapfrog Works».

3D-моделирование геологии водоносного горизонта
Решение Leapfrog Works использовалось для моделирования геологии водоносного горизонта (пространственная геометрия и толщина слоев) в виде 3D-модели. Впервые водоносные горизонты были смоделированы в GoCAD, так как пользователи были лучше знакомы с этим программным пакетом. Затем комбинированная геологическая модель водоносного горизонта была использована в FEFLOW, другом программном пакете, вместе с гидрогеологическими свойствами (проницаемость, наполнение и т.д.) для оценки потенциального воздействия с учетом понижения уровня грунтовых вод и изменения направления потока.

«Резка модели быстро показывает важность глубины туннеля для запланированных земляных работ».

Скотт Эмбридж, старший специалист по охране окружающей среды компании Golder

Программное обеспечение Leapfrog работало в сочетании с несколькими другими программными пакетами, включая GoCAD и PLAXIS, и также использовалась для быстрого импорта данных высотных отметок поверхности LIDAR из больших .tin файлов.

В качестве примера: Leapfrog использовался для выбора и экспорта 2D-разрезов геологических слоев в критически важных точках вдоль трассы в качестве основы для моделирования движения грунта в PLAXIS. Тревор объясняет: «Это было особенно важно для участка, где туннель проходил ниже автострады West Gate, и где отсыпанный участок бывшего ручья находился между сводом туннеля и основанием насыпи автострады. Грунтовые условия здесь считались плохими, неопределенность в отношении потенциальных значений движения грунта была выше, поэтому нам нужно было визуализировать горно-геологические условия и быть уверенными в нашей интерпретации геологической модели. Во время исследования в этой области было пробурено много скважин, а Leapfrog предоставил хороший инструмент интерполяции в трехмерном пространстве, что позволило построить модель за относительно короткое время. Мы также смогли поворачивать модель, изучать ее в 3D и экспериментировать с предположениями, такими как уровень русла и наклон ручья вверх/вниз».

«Внедрение Leapfrog Works на столь важном этапе проекта оказало немедленное влияние как на наше понимание геологического строения, так и на нашу способность передавать информацию о нем. Скотт Эмбридж, старший специалист по охране окружающей среды компании Golder

Основной инструмент коммуникации
Модели Leapfrog также использовались во время встреч с советниками Transurban и правительства штата, чтобы продемонстрировать процесс и убедиться, что ключевые участвующие стороны остались довольны. Компания Golder использовала Leapfrog Works для создания ряда различных выходных материалов, позволяющих облегчить коммуникацию, включая использование функции создания роликов Leapfrog для получения впечатляющего виртуального тура по планируемым туннелям.

«Мы обнаружили, что виртуальный тур помог клиентам четко осмыслить концепцию», — говорит Скотт. «Благодаря Leapfrog Works у нас есть множество различных способов донести информацию о том, что происходит с моделью, и большее количество людей в конечном итоге использует модель как основной инструмент коммуникации».

Функция создания роликов обеспечивает высокую (до 60 в секунду) частоту смены кадров. Ролики создаются путем перетаскивания сцен в раскадровку с автоматическим добавлением переходов, а окончательное разрешение доходит до HD.

Результат
По мере приближения этапа строительства туннеля становится понятно, что Leapfrog Works может использоваться назначенным подрядчиком для обновления модели при появлении новой информации и улучшения процесса принятия решений. Эта функция «динамического» обновления позволяет легко загрузить в Leapfrog Works новые данные, полученные на объекте во время земляных работ, которые затем будут автоматически передаваться в конечную модель и быстро обновлять ее.

«Эта функция особенно актуальна на этапе строительства», — говорит Скотт. «Для правильной оценки рисков, связанных с грунтом, по мере строительства туннелей в рамках проекта также требуется постоянная переоценка грунтовых условий и обновление модели при появлении новой информации. Возможность быстро и легко доработать геологическую модель в Leapfrog Works является важным инструментом».

«Нет сомнений, что внедрение Leapfrog Works на столь важном этапе проекта оказало немедленное влияние как на наше понимание геологического строения, так и на нашу способность передавать информацию о нем», — говорит Скотт. «Возможность видеть и понимать в 3D обеспечили ясность и придали большее значение данным, и мы смогли использовать 3D-визуализацию, чтобы понятно и уверенно донести все это до клиента. Компания Golder твердо убеждена в том, что наши инженерные разработки должны обеспечивать чистоту и сохранность Земли. Использование передовых специализированных отраслевых инструментов, таких как Leapfrog Works, позволяет нам идти в ногу со временем для достижения этой цели».

Пэт Макларин (Pat McLarin), менеджер по продукту Leapfrog Works, рассказывает: «Решение Leapfrog Works предназначено для поддержки рабочих процессов гражданского строительства и может принести пользу всем вовлеченным в них командам, от огромных проектов, таких как проект туннеля West Gate, до гораздо меньших рутинных проектов. Мы гордимся тем, что решение Leapfrog Works помогло в вопросах получения ключевых результатов проекта быстрого моделирования, визуализации и информирования о рисках на успешном первом этапе этого огромного проекта по прокладке туннелей. Мы знаем, что компания Golder уже использовала Leapfrog Works на нескольких других проектах, и надеемся на дальнейшее сотрудничество с ними, а также на возможность помогать им в текущих задачах по управлению наземным проектированием и геотехническим строительством».