基于GIS的马家沟滑坡三维稳定性计算与评价

发布时间：2017-10-03 20:41

  本文关键词：基于GIS的马家沟滑坡三维稳定性计算与评价

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【摘要】：本文以三峡库区马家沟滑坡为例,采用基于栅格剖分结合力学分析的方法对边坡稳定性进行评价。通过对地表面、边界及钻孔信息的提取和分析,采用GIS空间插值得到各地层底面及滑移面。以插值滑移面作为已知滑面,在ArcGIS栅格计算器中结合力学公式,对马家沟滑坡的自重稳定性进行分析,得到滑坡体稳定性分区图。在此基础上,以马家沟滑坡整体为研究对象,采用嵌入式VB编程建立了马家沟滑坡的三维稳定性计算模型,得到了不同工况下的三维稳定性系数。最后,论文采用GE05的二维剖面模型对马家沟滑坡进行稳定性评价,并将评价结果与本文所述方法进行比较,进而验证基于GIS三维边坡稳定性分析方法的可行性和准确性,并对GIS三维计算模型的优势与不足进行总结。取得了以下研究成果：(1)由于多项式插值得到的曲面并不会严格通过已知数据点,反距离加权插值的结果又会出现局部突起和陡坎,而径向基函数插值的结果则可以比较平滑地反应滑移面的空间分布特征。因此在部分钻孔滑带位置明确的情况下可通过先后两次采用径向基函数插值的方法进行滑移面推测,得到滑移面的空间形态。(2)通过GIS自重稳定性分区可知,马家沟滑坡大部分已处于不稳定和欠稳定的状态,不稳定区主要分布在滑体前缘、中部和后缘,欠稳定区在滑体上则呈连续分布,稳定区主要集中在边界附近；在水位上升时,滑移面以上、地下水位面以下一定深度范围内的滑块(栅格柱体单元)的稳定性会明显减小,超过这个深度则变化不明显；仅考虑短期的降雨入渗对各滑块稳定性的影响并不明显。(3)可通过钻孔连线方向、滑移面倾向的最频值及根据地表面与滑移面倾向的关系等三种方法确定滑坡的主滑动方向,后在ArcGIS VBA中编程得到GIS三维计算模型,分别对自重、自重+不同地下水位、自重+不同地下水位+降雨入渗等工况进行计算,结果表明在各工况条件下马家沟滑坡处于欠稳定状态(GIS三维Janbu法)或不稳定状态(GIS三维传递系数隐式解法),并且在水位上升时,马家沟滑坡的整体稳定性有所下降,而短期的降雨入渗对马家沟滑坡整体稳定性的影响不明显。(4)通过GE05计算模型的结果与GIS三维计算模型的结果的比较可知,钻孔剖面(二维计算剖面)并不一定是实际中最危险的剖面,并且二维剖面计算模型受外界条件变化的影响比GIS三维计算模型的大,说明GIS三维计算模型的计算结果考虑了滑坡的总体情况,比二维剖面计算更接近实际情况,并且计算区域更具有连续性,结果展示也更为丰富。
【关键词】：马家沟滑坡 GIS 空间插值 自重稳定性分区 三维稳定性
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P208;P642.22
【目录】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 选题依据9-10
• 1.2 GIS在边坡稳定性评价中的研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 存在的问题12-13
• 1.4 研究内容与技术路线13-16
• 1.4.1 研究内容13
• 1.4.2 技术路线13-16
• 第2章 马家沟滑坡概况16-22
• 2.1 自然地理条件16-17
• 2.1.1 地理位置16
• 2.1.2 地形地貌16-17
• 2.1.3 气象水文17
• 2.2 区域地质构造条件17-18
• 2.2.1 区域地貌条件17-18
• 2.2.2 地层岩性条件18
• 2.2.3 地质构造条件18
• 2.3 马家沟滑坡特征18-20
• 2.3.1 滑坡形态18-19
• 2.3.2 滑体物质19-20
• 2.3.3 滑带、滑床物质20
• 2.4 前人研究概况20-22
• 第3章 基于GIS的马家沟滑坡自重稳定性分区22-41
• 3.1 GIS自重稳定性分区的概念22
• 3.2 GIS自重稳定性分区的方法22-25
• 3.2.1 基本思路22-24
• 3.2.2 运用的ArcGIS关键技术24-25
• 3.3 GIS自重稳定分区的实现25-31
• 3.3.1 ArcGIS简介25-26
• 3.3.2 基于ArcGIS的空间数据插值26-31
• 3.4 基于ArcGIS的马家沟滑坡自重稳定性分区31-40
• 3.4.1 计算参数选取31-36
• 3.4.2 天然状态下的自重稳定性分区36-37
• 3.4.3 考虑地下水位变化的自重稳定性分区37-39
• 3.4.4 考虑降雨入渗的自重稳定性分区39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 基于GIS的马家沟滑坡三维稳定性计算41-57
• 4.1 GIS三维稳定性计算的概念41
• 4.2 GIS三维稳定性计算的方法41-44
• 4.2.1 基本思路41-42
• 4.2.2 技术难点42-44
• 4.2.3 运用的ArcGIS关键技术44
• 4.3 GIS三维稳定性计算的实现44-53
• 4.3.1 计算模型44-47
• 4.3.2 计算过程47-53
• 4.4 基于ArcGIS的马家沟滑坡三维稳定性计算53-56
• 4.4.1 Janbu法三维模型的计算结果及分析53-55
• 4.4.2 传递系数隐式解法三维模型的计算结果及分析55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 二维剖面计算结果对GIS三维计算模型的验证57-67
• 5.1 概述57-58
• 5.2 GEO5土质边坡稳定性分析计算模型58-62
• 5.2.1 建模过程58-60
• 5.2.2 计算结果及分析60-62
• 5.3 GEO5有限元分析计算模型62-65
• 5.3.1 建模过程62-63
• 5.3.2 计算结果及分析63-65
• 5.4 GIS三维计算模型的优势与不足65-67
• 5.4.1 GIS三维计算模型的优势65-66
• 5.4.2 GIS三维计算模型的不足66-67
• 第6章 结论与展望67-70
• 6.1 主要结论67-68
• 6.2 研究特色与创新68
• 6.3 研究展望68-70
• 参考文献70-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士期间发表论文76-77

【参考文献】

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