浅论基于gis公路边坡稳定评判与防护决策系统研究

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1、浙江大学建筑工程学院博士学位论文基于GIS公路边坡稳定评判与防护决策系统研究姓名：朱益军申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：朱向荣20071220基于GIS公路边坡稳定评判与防护决策系统研究摘要避年来，山区高速公路高边坡开挖与防护闯题备受关注。由予问题的复杂性，在建设过穰中如何有效评判、预测高边坡稳定性，制定合理的防护方燕已成为困扰工程顺利实施的一个棘手课题。公路边坡多为岩质复合边坡，破坏模式和结构形态复杂多交，物壤模型及其参数其努不确定性。近三卡多年来，尽警已经羧繁了稠当丰富戆试验数溅，岩石力学研究瞧敬褥7长是静发震势舆有相对成熬的理论藜稿，然

2、丽工程实践表明，单一评判方法几乎无法解决复杂的实际问题，以致于在实践中不得不依赖一些基予半经验半理论的稳定评判方法来制定工裰实施方案。因此，如何将这些基础性研究成聚系统有效地应用于实践，为工程问题找出解决方法与途径，楚摆在岩石力学工终者嚣蘩援兵撬酸经势爨蠢菱要理论彝实际森羯徐篷熬潆逶。公路是一种线形带状工程，山区公路沿线边坡数量成百上千，由于岩体的复杂性和性状的不确定性，对众多地坡工程实践中经常依靠经验法则进行开挖，模型计算分析一般仅关注一些特殊边坡。即使现场能够获得力学模型和确定的参数，如果模型过于复杂，要在实践孛应雳墩鸯难处。工程孛狻浮挖砉薅逢震特

3、薤续褰会夔羞开挖进毽两交纯，岩俸的性获也受墩计和旄工方法、岩士媲下永等环境特繇变化影响，还经常受设计和施工(尤其是后者)的技术水平和施正质量所左右。因此，如何制定一套能有效指导边坡设计和施工的评判系统尤为重要。本义在翦入研究应用纂锻上缝合工程实践姆经验对以下几个方甄歼展研究。～、涛动瑟确定方法毽论研究。赞jc砉公爨复杂边缓危验涛交嚣形态移谴置多元瞧，结合置稷实践中滑动面坡脚剪出口与坡项后缘大致分布范围的经验可估性，本文研究提出一种基于坡面网格搜索全局最优滑动面方法。该方法能在给定搜索范围内锁定多个区域的安全系数极小值，并确定全局最危险激动面。该方法适用

4、予圆弧滑动匾、折线游动囊羧索，缝栗其鸯较好金筠毪。二、基于GIS边坡稳定评判专家系统研究开发与应用。结合游南山区公路边坡防护设计经验和公路边坡工稷特点，提出一种依靠GIS数据库，能考虑影响边坡稳定的20个主要因素，基于多个边坡专家经验的多层次模糊综合评判方法(AHP-Fuzzy法)；1莜据AHP-Fuzzy法并发出透坡稳定译巍专家系统；将该专家系统痤粥于溢两绕藏高速公路北线工程，有效指导了该项目边坡设计与旌工。三、基予GIs公路边坡稳定评判与防护决策系统(HIGHWAYSLOPEOPTIMIZATIONSYSTEM，麓拣HSOS系统)磅铡开发。基予GI

5、S数据管理与空闯分析功能，在边坡稳定评判专家系统慕础上根据相应稳定类型初步确定边坡防护对策，慰萝雾选塞戆典型与特殊边坡，导入尼嚣模燮、蟪震参数，袋臻三缀援羧乎簿与三维有限元方法经定量分析判断其稳定饿，通过分析判断提出防护决策方案。该系统主要包稔基于GIS数据采集、管遴与维护豹边较管理模较、三维纛羧场魄模块、逑缓稳定评判专家系统模块(即边坡稳定半定性半定量分类谱判系统模块，食AHP+Fuzzy评翔法、Marklands法等)、边坡稳定寇餐分析系统模块(含边坡二维与三维极限平衡分折、桩锚结构设计分析、ABAQUS软件系统)和公路边坡黢护决策系统模块等五部分

6、。HSOS基于ArcGIS的COM组件技术自象有限开发完成，功能相对系统、完整，蒡经验涯。四、HSOS系统工程应用实例研究。应用HSOS系统，对杭金衢高速公路K103高速被滑缓遴行三维场建特征纛羧瑗实，开展_--维极陵平衡稳定分褥穗三维裔限元施工过程模拟，结合髓测数据成果，提出防护决策方案，为滑坡防护多方案比选与决策、抗滑桩设计参数优化分析锌应用掇供理论依据。聂、生态i象坡挡墙结构研究。结合公路边坡工程经验，研究提出多种生态边坡挡墙结构形式，其中，“层叠式花笳型锚杆挡墙”于2007年初获得国家“实用新型专利”涯毫。关键谣：公路逑缓，稳定译舞，稳定骑护，

7、决豢系统，缝理信怒系统，游动霞，板隈平衡，有限元，三维模拟，岩体HStudyonOptimizationSystemofHighwaySlopePreventionCountermeasuresanditsStabilityEstimationBasedonGISABSTRACTRecentyears，excavationandpreventionofslopesalongmountainousexpresswayisgivenmoreandmoreattention．Howtoefficientlyandeffectivelyevaluatethed

8、egreeoflIighslopesafetyandhowtomakefeasibleprev