降雨型滑坡预警理论与远程监测系统研究

发布时间：2017-08-26 06:27

  本文关键词：降雨型滑坡预警理论与远程监测系统研究

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【摘要】：我国是一个山体滑坡频发的国家,山体滑坡破坏基础设施,给国家现代化建设和人民的生活造成了严重的影响。每年全国有相当多的城市以及村镇遭受山体滑坡的危害,平均每年造成的经济损失不计其数,同时,山体滑坡也影响到了很多国家重点建设工程的施工建设。据统计,约90%的山体滑坡与降雨有关,如何使用降雨信息这一滑坡诱导因素进行预警成为了目前亟待解决的问题。本文以深圳市土洋社区滑坡监测区为研究对象,通过对降雨型滑坡预警理论和方法的研究,建立了适用于该区域的降雨型滑坡预警预报体系,具有良好的学术和社会意义,对于类似区域的滑坡监测也有一定的参考价值。本文的主要研究工作及结论如下:基于深圳市某典型降雨型滑坡,以饱和-非饱和渗流理论为基础,应用数值仿真分析方法研究不同降雨参数影响下选定边坡内部孔隙水压力变化规律。研究结果表明:均匀型降雨对边坡内部瞬态渗流影响最为显著;边坡内部的渗流变化情况与降雨强度、降雨持续时间以及表层渗透系数息息相关;前期降雨对边坡内部渗流的分布具有重要影响。以饱和-非饱和土抗剪强度为基础,考虑渗流场对边坡稳定性的影响,将渗流场与极限平衡法相结合,研究不同降雨参数影响下边坡整体稳定性变化情况。研究结果表明:均匀型降雨对边坡的整体稳定性影响最大;降雨强度、降雨持续时间、表层渗透系数与边坡整体稳定性变化情况直接相关;前期降雨对边坡整体稳定性具有重要的影响。以土洋社区拟监测边坡为例研究了降雨型滑坡理论预警评价体系。通过仿真分析获得了深圳市土洋社区拟监测边坡的降雨强度-降雨持续时间曲线(Intensity-Duration曲线,简称I-D曲线),根据该曲线获得了拟监测边坡的降雨预警阀值;采用降雨作为外部诱因获取了边坡的整体安全系数与设定监测点最大位移增量的关系,通过分析这两者之间的关系获得了该边坡的变形预警阀值;滑坡预警新方法:当有效累积降雨量超过降雨预警阀值时,边坡进入变形预警阶段,采用变形预警阀值判断滑坡危险等级;基于以上研究最终建立起深圳市土洋社区拟监测边坡的理论预警评价体系。根据前期建立的理论预警系统研究制定现场监测方案。采用本课题组自主研发的无线传感器与选定的有线传感器通过串口相结合的先进技术对土洋社区边坡进行监测,结合前期建立的理论预警系统最终制定出土洋社区拟监测边坡的监测方案,该监测方案的最终应用将会对类似边坡监测提供参考。
【关键词】：降雨强度 降雨预警系统 降雨强度-降雨持续时间曲线 预警阀值 无线传感器
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.22
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题来源11
• 1.2 课题研究背景及意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 国内外降雨型滑坡预警预报方法的研究现状12-14
• 1.3.2 国内外降雨型滑坡监测方法的研究现状14-15
• 1.4 本文主要研究内容和创新点15-18
• 1.4.1 本文的主要研究内容15-16
• 1.4.2 本文研究的创新点16-18
• 第2章 降雨型滑坡饱和-非饱和渗流分析18-39
• 2.1 引言18
• 2.2 饱和-非饱和渗流基本理论18-21
• 2.2.1 饱和-非饱和达西定律18-19
• 2.2.2 定解条件19-20
• 2.2.3 饱和-非饱和渗流分析程序SEEP/W求解原理20-21
• 2.3 土水参数21-27
• 2.3.1 体积含水量函数21-23
• 2.3.2 渗透系数函数23-27
• 2.4 降雨影响下边坡瞬态渗流分析27-37
• 2.4.1 深圳市某边坡SEEP/W仿真模型的建立27-31
• 2.4.2 考虑降雨雨型影响下的边坡瞬态渗流分析31-33
• 2.4.3 考虑日降雨强度影响下边坡瞬态渗流分析33
• 2.4.4 考虑降雨持续时间影响下边坡瞬态渗流分析33-35
• 2.4.5 考虑前期降雨影响下边坡瞬态渗流分析35-36
• 2.4.6 考虑渗透系数影响下边坡瞬态渗流分析36-37
• 2.5 本章小结37-39
• 第3章 降雨型滑坡稳定性分析39-46
• 3.1 引言39
• 3.2 饱和-非饱和土抗剪强度理论39-40
• 3.3 降雨影响下边坡稳定性分析40-44
• 3.3.1 考虑降雨雨型影响下的边坡稳定性分析41
• 3.3.2 考虑日降雨强度影响下的边坡稳定性分析41-42
• 3.3.3 考虑降雨持续时间影响下的边坡稳定性分析42-43
• 3.3.4 考虑前期降雨影响下的边坡稳定性分析43
• 3.3.5 考虑渗透系数影响下的边坡稳定性分析43-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第4章 降雨型滑坡理论预警评价体系研究46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 滑坡监测区基本特征46-49
• 4.2.1 概况46-48
• 4.2.2 滑坡地质岩性48-49
• 4.3 降雨型滑坡降雨预警阀值的研究49-55
• 4.3.1 降雨型滑坡有限元模型的建立49-52
• 4.3.2 降雨型滑坡降雨预警阀值的确立52-55
• 4.4 降雨型滑坡变形预警阀值的研究55-60
• 4.4.1 降雨型滑坡变形阶段分析55-56
• 4.4.2 降雨型滑坡预警级别划分准则56
• 4.4.3 降雨型滑坡变形预警阀值的确立56-60
• 4.5 滑坡监测区预警流程60-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第5章 基于无线传感器网络的降雨型滑坡远程监测系统研究62-76
• 5.1 引言62
• 5.2 远程监测系统总体设计62-66
• 5.3 有线传感器系统介绍66-69
• 5.3.1 有线传感器初始标定66-67
• 5.3.2 有线传感器实验室测试67-68
• 5.3.3 倾角传感器测量原理68-69
• 5.4 无线传感器系统介绍69-72
• 5.4.1 终端节点和路由节点组成69-70
• 5.4.2 网关节点组成70-71
• 5.4.3 无线传感器组网方式71-72
• 5.5 远程监测系统软件设计72-75
• 5.5.1 无线传感器网络节点采集方式72-73
• 5.5.2 无线手机网络模块网关工作方式73-74
• 5.5.3 远程监控预警中心软件设计74-75
• 5.6 本章小结75-76
• 结论76-78
• 参考文献78-83
• 致谢83

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本文编号：740215