湖南境內(nèi)高速公路滑坡的動(dòng)力學(xué)過程與監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究.pdf

1、高速公路，作為現(xiàn)代交通的嬌子，不僅僅是速度和效率的代表，而且已成為綜合國(guó)力的象征和衡量國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。湖南省高速公路網(wǎng)規(guī)劃以國(guó)家“7918”高速公路網(wǎng)布局為基礎(chǔ)，構(gòu)設(shè)了總里程約為5500公里的東西縱橫、南北相貫的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于待建的3511公里高速公路，湖南省未來三十年的建設(shè)任務(wù)任重道遠(yuǎn)。根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)，境內(nèi)路網(wǎng)里程50％以上分布在山區(qū)，因此，高速公路滑坡的本質(zhì)安全防范措施、預(yù)報(bào)預(yù)警和治理工作已成為相關(guān)單位面臨的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本人

2、以高速公路滑坡動(dòng)力學(xué)過程和穩(wěn)定性分析為主線、以公路滑坡預(yù)報(bào)預(yù)警為目的展開了課題研究，所做的工作和取得的主要成果可概括如下： 通過對(duì)湖南省公路工程地質(zhì)條件的研究，認(rèn)為湖南省橫跨揚(yáng)子和華南兩個(gè)陸塊，處于云貴高原向江南丘陵和南嶺山地向江漢平原的過渡地帶，區(qū)內(nèi)地勢(shì)變化較大，地貌形態(tài)復(fù)雜多樣，工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，為高速公路滑坡災(zāi)害的發(fā)育儲(chǔ)備了條件；在此基礎(chǔ)上，深刻分析了境內(nèi)已建高速公路滑坡誘發(fā)原因，指出隨著湖南省高速公路建設(shè)行為的加劇，

3、必然會(huì)帶來大量坡面地質(zhì)災(zāi)害，形成不同程度的滑坡隱患。 在湖南省高速公路滑坡災(zāi)害現(xiàn)狀研究的基礎(chǔ)上，全面研究了導(dǎo)致高速公路邊坡滑坡產(chǎn)生的地質(zhì)、構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)等內(nèi)在原因，以及氣候條件、地震、人類工程活動(dòng)等外在原因，并對(duì)境內(nèi)高速公路滑坡地質(zhì)災(zāi)害的動(dòng)力學(xué)特征作了深入探索，得出了境內(nèi)高速公路滑坡的產(chǎn)生與公路沿線斜坡的巖土性質(zhì)關(guān)系最為密切以及降雨是高速公路滑坡的主要誘發(fā)因子的重要結(jié)論；利用有限元方法，對(duì)順層巖質(zhì)邊坡的破壞機(jī)理和強(qiáng)降雨

4、條件下公路邊坡下水滲流場(chǎng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬，為道路邊坡的穩(wěn)定性分析和滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)提供了重要的分析數(shù)據(jù)。 在極限平衡分析的基礎(chǔ)上，提出了全局確定邊坡最小安全系數(shù)的禁忌搜索方法，建立了相應(yīng)的模型，并將該方法應(yīng)用于不同幾何形狀和土層信息的邊坡穩(wěn)定分析中，通過實(shí)例計(jì)算求證，可以為高速公路滑坡提供合乎實(shí)際的最小安全系數(shù)及其最危險(xiǎn)滑動(dòng)面。 基于GPS定位技術(shù)具有測(cè)站間無需保持通視，觀測(cè)不受氣候條件限制，可同時(shí)測(cè)定點(diǎn)的3維位移，自動(dòng)化

5、程度高，而且短距離變形監(jiān)測(cè)的精度可達(dá)亞毫米級(jí)等優(yōu)點(diǎn)，將GPS技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用于公路滑坡監(jiān)測(cè)。在研究中首先假設(shè)公路滑坡體為剛體，建立了滑坡的動(dòng)態(tài)模型，然后用變形后的監(jiān)測(cè)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)上的GPS載波相位觀測(cè)值組成雙差觀測(cè)值，建立了一種全新的公路滑坡監(jiān)測(cè)的卡爾曼濾波模型。 對(duì)滑坡時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展作了系統(tǒng)總結(jié)，用蠕變理論和灰色理論作為災(zāi)害預(yù)報(bào)的理論基礎(chǔ)，在前人的研究基礎(chǔ)上引建了高速公路滑坡時(shí)間預(yù)報(bào)模型。在此基礎(chǔ)上對(duì)滑坡定量、定性預(yù)

6、報(bào)模型和預(yù)報(bào)判據(jù)作了進(jìn)一步的研究，提出了高速公路滑坡綜合信息預(yù)報(bào)的思路及具體的實(shí)施技術(shù)路徑。 組合運(yùn)用地球物理方法對(duì)某公路橋位滑坡體進(jìn)行成功探測(cè)。利用有利于地震激發(fā)的條件，采用地震折射法、淺層地震反射法和高密度電阻率法等綜合地球物理方法，查明滑坡體堆積層厚度、滑動(dòng)面的起伏形態(tài)及相應(yīng)的物性參數(shù)，綜合分析評(píng)價(jià)了滑坡體的穩(wěn)定性，最后達(dá)到了預(yù)報(bào)預(yù)警的目的。 上述研究成果對(duì)于確保山區(qū)高速公路建設(shè)的施工安全、保證道路交通的安全暢通，