基于斜坡单元的山区三维斜坡稳定性评价

发布时间：2017-09-05 10:24

  本文关键词：基于斜坡单元的山区三维斜坡稳定性评价

  更多相关文章： 三维斜坡 稳定性评价 斜坡单元数据集 山地地区 三维极限平衡法 可靠度评价

【摘要】：西部山地地区地形地貌条件复杂、地质灾害频发,在进行建设规划与选址前,需要对规划区域的地质灾害发育情况进行调查与评价,避免直接在地质灾害发生可能性大的区域开展建设活动,以保障山区人民的生命财产安全。然而现在针对地质灾害(以滑坡灾害为主)的区域性评价大多以定性或部分定量的方法为主,即选取多个地质灾害发生的影响因子构成评价指标体系,在对各因子进行量化分级等处理后运用数学模型进行综合叠加从而得出评价结果,这些评价过程中都存在着许多定性处理,因此没有统一的评价标准,也存在着一些问题,例如选取哪些指标因子,如何给指标量化和分级,以及指标存在不确定性等。本文依托“十二五”国家科技支撑计划课题《村镇区域空间规划与土地利用优化技术集成示范》(2012BAJ22B06),以重庆市涪陵区义和镇为研究对象,在GIS平台下结合斜坡单元划分技术、三维滑动面搜索技术、人工智能优化算法、三维极限平衡法以及可靠度分析原理,对山地地区土质斜坡以及岩质斜坡的稳定性进行定量评价,以弥补定性评价中存在的不足,为西部山区发展建设提供更加科学可靠的规划依据。本文的主要研究工作及成果如下:(1)在GIS平台的支持下,为斜坡稳定性评价划分了评价单元并构建了数据集,主要包括利用斜坡单元划分技术将整片区域划分为多个单独的斜坡作为评价对象,并将每个斜坡单元中的空间地质信息与岩土体力学信息以数据点的形式进行集中存储,构建出斜坡单元数据集。(2)基于斜坡单元数据集,开展了土质斜坡稳定性评价方法研究。利用三维极限平衡法、三维滑动面搜索技术、以及可靠度分析原理等,建立了一套可以对区域性大规模土质斜坡进行批量计算稳定性系数、自动搜索最危险滑动面、计算可靠度,并最终进行稳定性评价的方法。(3)基于斜坡单元数据集,针对变形破坏主要受结构面控制的岩质斜坡开展了稳定性评价方法的研究。利用极限平衡法、可靠度分析原理,并引入了一种新的危险结构面组合搜索技术,建立了一套可以对区域性大规模岩质斜坡进行自动搜索结构面组合岩块、计算稳定性系数、计算可靠度,并最终得出稳定性评价结果的方法。(4)对所建立的三维斜坡稳定性定量评价方法进行了工程应用研究,选取重庆市涪陵区义和镇一片6平方公里的研究区域,利用本文提出的斜坡稳定性定量评价方法,建立了斜坡单元数据集,并对整片区域的土质斜坡以及岩质斜坡开展了稳定性分析计算,最终根据计算得到的稳定性系数以及失效概率绘制出了该区域斜坡稳定性评价分级图,经比较与研究区域实际情况相符。
【关键词】：三维斜坡 稳定性评价 斜坡单元数据集 山地地区 三维极限平衡法 可靠度评价
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-14
• 主要符号14-15
• 1 绪论15-25
• 1.1 研究背景与意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-22
• 1.2.1 GIS在斜坡稳定性评价中的研究现状16-19
• 1.2.2 三维斜坡稳定性研究现状19-20
• 1.2.3 斜坡可靠度研究现状20-22
• 1.3 研究内容及技术路线22-25
• 1.3.1 研究内容22-23
• 1.3.2 技术路线23-25
• 2 基于GIS的斜坡单元划分与斜坡单元数据集构建25-37
• 2.1 斜坡单元划分25-30
• 2.1.1 无洼地DEM生成26
• 2.1.2 流向与汇流积累量计算26-27
• 2.1.3 河网与集水流域生成27-28
• 2.1.4 斜坡单元生成28
• 2.1.5 图解建模28-30
• 2.2 斜坡单元数据集构建30-36
• 2.2.1 多层DEM空间地质模型建立30-35
• 2.2.2 数据提取35-36
• 2.3 本章小结36-37
• 3 基于斜坡单元数据集的三维土质斜坡稳定性评价37-69
• 3.1 三维土质斜坡极限平衡法基础理论37-40
• 3.1.1 三维简化Janbu法原理37-39
• 3.1.2 三维简化Janbu法求解步骤39-40
• 3.2 基于斜坡单元数据集的三维土质斜坡极限平衡法实现40-46
• 3.2.1 算法实现40-45
• 3.2.2 例题验证45-46
• 3.3 基于斜坡单元数据集的三维临界滑动面搜索方法46-59
• 3.3.1 坐标变换46-48
• 3.3.2 椭球滑动面搜索48-52
• 3.3.3 滑动面搜索优化方法52-53
• 3.3.4 三维临界滑动面搜索流程53-55
• 3.3.5 计算实例55-59
• 3.4 三维土质斜坡可靠度评价59-67
• 3.4.1 概率模型建立59-60
• 3.4.2 验算点法60-62
• 3.4.3 响应面法62-63
• 3.4.4 可靠度评价63-65
• 3.4.5 计算实例65-67
• 3.5 本章小结67-69
• 4 基于斜坡单元数据集的三维岩质斜坡稳定性评价69-95
• 4.1 三维岩质斜坡极限平衡法基础理论69-73
• 4.1.1 岩质斜坡基本破坏模式69-70
• 4.1.2 岩质斜坡稳定性系数计算70-73
• 4.2 基于斜坡单元数据集的三维岩质斜坡极限平衡法实现73-86
• 4.2.1 总体思路73-74
• 4.2.2 计算步骤74-78
• 4.2.3 聚类算法78-82
• 4.2.4 例题验证82-83
• 4.2.5 计算实例83-86
• 4.3 三维岩质斜坡可靠度评价86-93
• 4.3.1 结构面参数确定86-87
• 4.3.2 蒙特卡洛法87-88
• 4.3.3 可靠度评价88-89
• 4.3.4 计算实例89-93
• 4.4 本章小结93-95
• 5 工程应用95-107
• 5.1 示范区概况95-96
• 5.2 数据获取96-100
• 5.2.1 地质环境参数96
• 5.2.2 结构面参数96-97
• 5.2.3 岩土体参数97-98
• 5.2.4 土岩分界面98-100
• 5.3 评价结果100-106
• 5.3.1 斜坡单元划分100
• 5.3.2 斜坡单元数据集构建100-103
• 5.3.3 斜坡稳定性评价结果103-106
• 5.4 本章小结106-107
• 6 结论与展望107-111
• 6.1 主要结论107-108
• 6.2 不足与展望108-111
• 致谢111-113
• 参考文献113-119
• 附录119
• A 作者在攻读学位期间参加的项目与发表的专利119

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本文编号：797421