布沼坝露天边坡变形分析与GIS预报体系的研究

发布时间：2016-10-17 21:06

  本文关键词：GIS在地质灾害风险评价中的应用研究进展，由笔耕文化传播整理发布。

《北方工业大学》 2011年

布沼坝露天边坡变形分析与GIS预报体系的研究

李晓芳  

【摘要】：边坡变形分析及预测研究是确保露天煤矿安全生产的重要手段。随着露天煤矿的开采,坡高增大逐渐增大,需要从空间和时间角度对边坡的变形进行分析和预测,以确保预测的可靠性。将GIS技术应用到变形分析中,增强了分析结果的可视性。本论文的主要研究内容如下： 1、结合布沼坝露天矿区工程地质资料,分析监测点位移变化特点,预测布沼坝露天边坡位移发展趋势,最终得出西北帮边坡变形较大,边坡稳定性较差； 2、基于GIS平台,采用模糊数学综合评判法对研究区域的边坡稳定程度进行评价划分,其评判值在55-65之间,边坡处于一般与危险之间。在西北帮边坡坡角附近的区域评判值最低,该区域属于不稳定或危险区域；其他区域评判值高,边坡稳定程度相对比较高； 3、基于GIS平台体系,利用蒙特卡洛概率法计算并区划出不同研究区域边坡的破坏概率,评价其稳定状态,当其破坏概率小于5%,处于稳定状态。经过整体研究与区划,自然水沟汇水区域下部露天边坡的破坏概率大于其他区域； 4、建立了三维实体预测模型,对研究区域边坡变形进行了预测；并运用GIS平台体系,建立了研究区域不同时间地表变形的模型,直观显示边坡未来变形特征及其发展趋势。

【关键词】：
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TD824.7
【目录】：

摘要4-5

Abstract5-6

目录6-8

1. 绪论8-12

1.1 问题的提出及研究意义8

1.2 国内外研究现状8-11

1.2.1 边坡变形分析与预测现状8-9

1.2.2 基于GIS边坡变形预报系统研究现状9-11

1.2.3 存在的问题11

1.3 本课题的研究内容11-12

2. 边坡工程地质环境介绍12-18

2.1 研究区域地质环境简述12-14

2.1.1 地貌12-13

2.1.2 地层13-14

2.1.3 构造14

2.2 布沼坝西北帮边坡变形破坏情况14-18

2.2.1 研究区域边坡变形情况14-15

2.2.2 研究区域监测点布设情况15-16

2.2.3 变形规律16-18

3. 地理信息系统在边坡变形分析中的应用18-40

3.1 地理信息系统(GIS)18-20

3.1.1 GIS的功能18-19

3.1.2 GIS的构成19-20

3.1.3 GIS在边坡变形分析中的应用20

3.2 基于GIS的空间分析20-23

3.2.1 空间数据结构21

3.2.2 栅格数据空间分析的几种模式21-23

3.3 数字地面模型23-32

3.3.1 DTM与DEM的概念23

3.3.2 DEM的表示方法23-24

3.3.3 空间统计与内插24-28

3.3.4 DEM应用28-32

3.4 边坡变形综合信息GIS模型的构建32-37

3.4.1 AcrGIS32-33

3.4.2 数据格式33

3.4.3 栅格化33-36

3.4.4 边坡变形综合信息数据库建立36

3.4.5 GIS应用于边坡变形危险性评价研究36-37

3.5 变形数据的处理37-40

4. 基于GIS系统边坡空间变形FUZZY预测方法的研究40-52

4.1 模糊数学基本原理40-42

4.1.1 客观世界中的确定性与非确定性40-41

4.1.2 关于随机性和模糊性41-42

4.1.3 岩体的不确定性42

4.2 模糊综合评判方法的基本原理42-43

4.3 基于GIS边坡危险性模糊数学评判43-52

4.3.1 危险区域概况43-44

4.3.2 评价因子选取44-45

4.3.3 确定等级指标45

4.3.4 确定隶属度~(P_i)和权数~(g_i)45-47

4.3.5 边坡危险程度区划分级47-50

4.3.6 结论50-52

5. 基于GIS系统边坡稳定性蒙特卡洛评价方法52-64

5.1 蒙特卡洛模拟法的基本原理52-53

5.2 蒙特卡洛模拟法边坡失稳概率分析的基本步骤53-55

5.2.1 产生随机参数53-54

5.2.2 确定功能函数54

5.2.3 计算54

5.2.4 根据失稳概率对稳定性进行评价54-55

5.3 西北帮边坡失稳概率分析55-63

5.3.1 边坡稳定性空间分析61-62

5.3.2 结论62-63

5.4 结果对比63-64

6. 基于GIS系统边坡变形的预测方法64-87

6.1 三维实体长期预测理论基础研究65-68

6.1.1 三维实体模型65-66

6.1.2 相空间理论66-68

6.1.3 ARMA模型68

6.2 实际应用68-87

6.2.1 模型参数拟合69-71

6.2.2 模型参数预测71

6.2.3 模型预测71-78

6.2.4 基于GIS的预测结果分析78-87

7. 结论87-88

参考文献88-90

申请学位期间的研究成果及发表论文90-91

致谢91-92

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本文编号：143459