深基坑支護(hù)工程數(shù)字孿生系統(tǒng)中的術(shù)語研究及標(biāo)準(zhǔn)化

中圖分類號(hào)：TU753；TU17；C04 DOI:10.12339/j.issn.1673-8578.2025.03.027

Standardization of Terminology in Digital Twin Systems for Deep Foundation Pit Support Engineering// DU Lei

Abstract:Withthewidespreadapicationofdigitaltwintechologyindeepfoundationpitsupportengineing，thecro-teation of tersithetwofeldshasbroughtaboutconfusionintermsandinconsistentdefiitions，hichhasafetedacademicexchangesand technologypromotio.Toughieratureeseachandardanalysisndfeldvisits，tspapersstematicallyolectedrelevantte inthedigitaltwinsystemofdepfoundationpitsupptengieeing，andestablshedapreliinarytemiologylibrarycontaiing487 terms.The studyanalyzed thecurent status of terminologyuseandthe mainconfusionpoints.Inresposetotheseproblems，principles forterminologystandardizationwereproposed.Thecore tessuchas“digitaltwinsystemofdepfoundatiopitsupportengieing\" werestandardizedanddied，andathre-levelclasificationsystemof“maindomain-subdomain-terminologygroup\"wascostructed.

Keywords:Deep foundationpitsupport engineering;Digital twin;Terminology standardization;Terminologysystem

近年來，數(shù)字孿生技術(shù)作為工業(yè)4.0的核心技術(shù)之一，已開始向土木工程領(lǐng)域滲透，為深基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)提供了全新的技術(shù)手段。數(shù)字孿生系統(tǒng)能夠創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬映射，實(shí)現(xiàn)物理空間與信息空間的雙向交互，從而提升工程全生命周期的管理效率[1]。然而，隨著新技術(shù)的融合應(yīng)用，深基坑支護(hù)工程領(lǐng)域與數(shù)字孿生技術(shù)領(lǐng)域的術(shù)語系統(tǒng)出現(xiàn)了交叉混用、定義不統(tǒng)一等問題，影響了學(xué)術(shù)交流的準(zhǔn)確性，術(shù)語作為科學(xué)技術(shù)知識(shí)的載體和表達(dá)工具，其規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于促進(jìn)學(xué)科發(fā)展具有重要意義。基于此，本研究旨在對(duì)深基坑支護(hù)工程數(shù)字孿生系統(tǒng)中的術(shù)語進(jìn)行系統(tǒng)梳理和標(biāo)準(zhǔn)化研究，通過文獻(xiàn)調(diào)研等方法識(shí)別當(dāng)前術(shù)語使用中存在的問題，提出術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化的原則和方法，構(gòu)建科學(xué)合理的術(shù)語分類體系，并對(duì)核心術(shù)語進(jìn)行界定與規(guī)范。

1深基坑支護(hù)工程數(shù)字孿生系統(tǒng)術(shù)語概述

1.1 深基坑支護(hù)工程術(shù)語特點(diǎn)

深基坑支護(hù)工程術(shù)語體系來源多元復(fù)合，既有“支護(hù)結(jié)構(gòu)”“樁錨支護(hù)”“土釘墻”等源自傳統(tǒng)土木工程和巖土工程的基礎(chǔ)術(shù)語，也有“彈塑性分析”

“復(fù)合土壓力”等融合了結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)等學(xué)科的交叉術(shù)語，這種多源性使得術(shù)語體系呈現(xiàn)出較強(qiáng)的學(xué)科交叉特征。

術(shù)語表述具有高度專業(yè)性和技術(shù)性，“安全系數(shù)”“水平位移控制值”等許多術(shù)語包含特定的工程參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)，這些術(shù)語在使用過程中往往需要配合具體的數(shù)值和單位。隨著新材料、新工藝、新技術(shù)的持續(xù)涌現(xiàn)，“自鉆式土釘”“雙軸水泥攪拌樁\"等新術(shù)語在深基坑支護(hù)工程領(lǐng)域不斷推陳出新。這一現(xiàn)象不僅體現(xiàn)了該領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的技術(shù)創(chuàng)新活力，同時(shí)也對(duì)術(shù)語體系的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制提出了新的要求。

術(shù)語存在地域差異和行業(yè)差異，同一工程現(xiàn)象或技術(shù)措施在不同地區(qū)或不同行業(yè)主體間采用不同的表述方式，術(shù)語與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，“超前支護(hù)”“逆作法”“明挖順作法”等術(shù)語直接來源于工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和提煉，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和針對(duì)性。

1.2數(shù)字孿生技術(shù)術(shù)語融合問題

數(shù)字孿生作為新興技術(shù)范式在深基坑支護(hù)工程領(lǐng)域的應(yīng)用，術(shù)語定義出現(xiàn)交叉混淆現(xiàn)象，數(shù)字孿生領(lǐng)域的“模型”“仿真”“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”等核心術(shù)語與傳統(tǒng)工程領(lǐng)域中的同名術(shù)語在概念內(nèi)涵和外延上存在顯著差異。傳統(tǒng)工程中的“模型”多指物理模型或簡(jiǎn)化的計(jì)算模型，而數(shù)字孿生中的“模型”則強(qiáng)調(diào)全方位多維度的虛擬映射和動(dòng)態(tài)更新能力。

數(shù)字孿生技術(shù)以數(shù)據(jù)為中心，強(qiáng)調(diào)“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”“閉環(huán)反饋”“實(shí)時(shí)交互”等概念，而傳統(tǒng)深基坑工程術(shù)語體系則以結(jié)構(gòu)和施工為中心，這種差異導(dǎo)致兩個(gè)領(lǐng)域的術(shù)語體系在結(jié)構(gòu)層次上難以有效對(duì)接。“Digital Twin”“Cyber-Physical System”等術(shù)語在引入過程中出現(xiàn)了多種翻譯版本，增加了術(shù)語使用的混亂度，隨著兩個(gè)領(lǐng)域的深度融合，產(chǎn)生大量新型復(fù)合術(shù)語，“基坑數(shù)字孿生體”“支護(hù)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)孿生系統(tǒng)”“虛實(shí)融合監(jiān)測(cè)平臺(tái)”等這些術(shù)語尚未經(jīng)過系統(tǒng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化處理，數(shù)字孿生技術(shù)術(shù)語多應(yīng)用于信息技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)場(chǎng)景，而深基坑支護(hù)工程術(shù)語主要用于工程設(shè)計(jì)和施工管理場(chǎng)景，不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)術(shù)語精確度和表達(dá)方式的要求不同。

2 術(shù)語調(diào)研與分析

2.1 術(shù)語收集與使用現(xiàn)狀

本研究通過系統(tǒng)的文獻(xiàn)調(diào)研收集了深基坑支護(hù)工程數(shù)字孿生系統(tǒng)中的相關(guān)術(shù)語。檢索了2010年至2023年國(guó)內(nèi)外發(fā)表的相關(guān)學(xué)術(shù)論文300余篇，重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)庫(kù)中的被引文獻(xiàn);同時(shí)對(duì)《巖土工程術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》等20余部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行了全面梳理。

當(dāng)前深基坑支護(hù)工程數(shù)字孿生系統(tǒng)中的術(shù)語使用呈現(xiàn)以下特點(diǎn)： ① 術(shù)語使用頻率分布不均，統(tǒng)計(jì)顯示“數(shù)字孿生模型”“實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)”“支護(hù)結(jié)構(gòu)\"“變形監(jiān)測(cè)”等20個(gè)術(shù)語在文獻(xiàn)和工程實(shí)踐中的出現(xiàn)頻率較高，表明這些術(shù)語已成為領(lǐng)域核心術(shù)語； ② 術(shù)語定義一致性不足，對(duì)同一術(shù)語的不同定義在不同文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)中比比皆是； ③ 術(shù)語翻譯多樣化，部分引進(jìn)術(shù)語有多種翻譯版本； ④ 新興術(shù)語涌現(xiàn)速度快，近三年來每年新增交叉融合術(shù)語約15個(gè)，反映了該領(lǐng)域的快速發(fā)展； ⑤ 術(shù)語使用存在明顯的學(xué)科背景差異，來自計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)背景的研究者與土木工程背景的研究者在術(shù)語選擇和使用習(xí)慣上存在顯著差異。

2.2 術(shù)語混亂點(diǎn)分析

首先，概念界定模糊是最突出的問題，尤其表現(xiàn)在數(shù)字孿生核心術(shù)語與深基坑工程術(shù)語融合過程中。其次，術(shù)語表述不統(tǒng)一現(xiàn)象普遍存在，同一概念在不同文獻(xiàn)或工程實(shí)踐中采用不同表述方式，造成學(xué)術(shù)交流和技術(shù)推廣的障礙。第三，術(shù)語等級(jí)結(jié)構(gòu)混亂，部分術(shù)語在不同語境下可能表示不同層級(jí)的概念，導(dǎo)致術(shù)語體系的層次性和系統(tǒng)性受到破壞。最后，新舊術(shù)語過渡不明確，隨著技術(shù)的發(fā)展，一些傳統(tǒng)術(shù)語被賦予了新的內(nèi)涵，但其新內(nèi)涵的拓展過程缺乏規(guī)范的說明和界定。

3 術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化研究

3.1 術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化原則

深基坑支護(hù)工程數(shù)字孿生系統(tǒng)術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化需遵循科學(xué)合理、系統(tǒng)協(xié)調(diào)的基本原則，同時(shí)考慮學(xué)科交叉特點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。本研究提出以下術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化原則：術(shù)語的定義和使用必須嚴(yán)格符合學(xué)科專業(yè)知識(shí)，準(zhǔn)確反映其科學(xué)內(nèi)涵，避免因術(shù)語不準(zhǔn)確導(dǎo)致的概念混淆和技術(shù)誤解

術(shù)語體系應(yīng)當(dāng)內(nèi)部協(xié)調(diào)、層次清晰，既要與傳統(tǒng)深基坑支護(hù)工程術(shù)語體系保持兼容，又要容納數(shù)字孿生技術(shù)的新概念，形成有機(jī)統(tǒng)一的術(shù)語網(wǎng)絡(luò)，

優(yōu)先采用已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)范術(shù)語，避免不必要的術(shù)語創(chuàng)新和復(fù)雜表述，使術(shù)語易于理解和傳播，術(shù)語的選擇和定義應(yīng)考慮工程實(shí)際應(yīng)用需求，滿足設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、管理等多個(gè)環(huán)節(jié)的術(shù)語使用要求。對(duì)于引進(jìn)的國(guó)外術(shù)語，應(yīng)在尊重原意的基礎(chǔ)上，結(jié)合中文表達(dá)習(xí)慣進(jìn)行規(guī)范翻譯，避免多種譯法并存造成的混亂，應(yīng)建立中英文術(shù)語對(duì)照機(jī)制，便于國(guó)際交流

3.2 核心術(shù)語界定與規(guī)范

基于前期的術(shù)語收集和分析，本研究對(duì)深基坑支護(hù)工程數(shù)字孿生系統(tǒng)中的核心術(shù)語進(jìn)行了界定與規(guī)范。明確“深基坑支護(hù)工程數(shù)字孿生系統(tǒng)”的定義：基于物理深基坑工程實(shí)體，通過傳感網(wǎng)絡(luò)采集深基坑環(huán)境、支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊設(shè)施的多維數(shù)據(jù)，在虛擬空間構(gòu)建動(dòng)態(tài)更新的深基坑模型，實(shí)現(xiàn)物理基坑與虛擬基坑之間的雙向映射、實(shí)時(shí)交互和閉環(huán)反饋的智能化系統(tǒng)[2] 。

針對(duì)數(shù)字孿生核心概念，規(guī)范“數(shù)字孿生體”為包含物理實(shí)體、虛擬實(shí)體和連接兩者的數(shù)據(jù)與服務(wù)的整體，區(qū)別于單純的三維模型；規(guī)范“孿生映射”為物理深基坑與虛擬模型之間多維信息的雙向映射過程，強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性和交互性；規(guī)范“虛實(shí)融合”為物理空間與信息空間的深度結(jié)合與協(xié)同演化，而非簡(jiǎn)單的疊加或并置。

針對(duì)深基坑支護(hù)工程與數(shù)字孿生技術(shù)融合產(chǎn)生的交叉術(shù)語，本研究提出以下規(guī)范定義： ① “智能感知系統(tǒng)”，指由各類傳感器、采集設(shè)備組成的，能自動(dòng)采集深基坑工程中位移、應(yīng)力、水位、裂縫等多維數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)的“監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”； ② “基坑健康狀態(tài)”，指深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及其影響區(qū)域在特定時(shí)刻的安全性、穩(wěn)定性和功能性綜合表現(xiàn)，包含結(jié)構(gòu)完整性、變形控制、周邊環(huán)境影響等多個(gè)維度； ③ “智能預(yù)警機(jī)制”，指基于數(shù)據(jù)分析和模型預(yù)測(cè)，對(duì)深基坑可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行多級(jí)別、多維度預(yù)警的自適應(yīng)系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)其主動(dòng)性和智能性； ④ “支護(hù)結(jié)構(gòu)數(shù)字化表達(dá)”，指將物理支護(hù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為具有幾何、物理、力學(xué)、時(shí)間等多維屬性的數(shù)字化模型的過程和結(jié)果。

3.3 術(shù)語分類體系構(gòu)建

為系統(tǒng)化管理深基坑支護(hù)工程數(shù)字孿生系統(tǒng)的術(shù)語，本研究構(gòu)建了一個(gè)多層次、多維度的術(shù)語分類體系。該體系采用“主域一子域一術(shù)語群”的三級(jí)結(jié)構(gòu)，既反映學(xué)科交叉特點(diǎn)，又體現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用邏輯。在主域?qū)用?，將術(shù)語分為四個(gè)主要領(lǐng)域：基礎(chǔ)理論與概念、物理實(shí)體與工程、虛擬模型與數(shù)據(jù)、系統(tǒng)應(yīng)用與服務(wù)。在子域?qū)用?，每個(gè)主域下設(shè)置若干子域，以更精細(xì)地劃分術(shù)語類別。

每個(gè)子域下按照技術(shù)關(guān)聯(lián)性和應(yīng)用相關(guān)性組織相近術(shù)語，形成術(shù)語簇。這種分組方式便于術(shù)語的查找和理解，也有助于發(fā)現(xiàn)術(shù)語間的邏輯關(guān)聯(lián)。特別值得注意的是，本研究針對(duì)交叉融合產(chǎn)生的新術(shù)語，在“交叉融合概念”子域中設(shè)置了專門的術(shù)語群，以適應(yīng)學(xué)科交叉創(chuàng)新的需要。此外，本研究還建立了術(shù)語的關(guān)聯(lián)映射機(jī)制，通過“參見”“相關(guān)”“對(duì)應(yīng)”等關(guān)系標(biāo)記，展示不同術(shù)語間的聯(lián)系，形成網(wǎng)狀的術(shù)語知識(shí)結(jié)構(gòu)，而非簡(jiǎn)單的樹狀層級(jí)。

4結(jié)語

本研究針對(duì)深基坑支護(hù)工程數(shù)字孿生系統(tǒng)中的術(shù)語問題，系統(tǒng)收集和分析了相關(guān)術(shù)語使用現(xiàn)狀及混亂現(xiàn)象，提出了術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化的基本原則，對(duì)核心術(shù)語進(jìn)行了規(guī)范界定并構(gòu)建了多層次的術(shù)語分類體系，研究成果為深基坑支護(hù)工程數(shù)字孿生技術(shù)的學(xué)術(shù)交流和工程應(yīng)用提供了術(shù)語基礎(chǔ)，有助于促進(jìn)該領(lǐng)域的規(guī)范化發(fā)展和知識(shí)體系構(gòu)建。

參考文獻(xiàn)

[1]陳瑞雪.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)共性技術(shù)研究[D].蘇州大學(xué)，2022.

[2]張文偉.建筑工程中深基坑支護(hù)的施工技術(shù)管理探究[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2024，22(20）：130-132.