GIS支持下的大型高边坡安全监测预警模型研究.pdf

水 　　利 　　学 　　报 　2007 年 10 月 SHUIL I 　　XUEBAO 增刊 文章编号 :055929350 (2007) 增 GIS 支持下的大型高边坡安全监测预警模型研究 谈小龙 (河海大学 土木工程学院 ,江苏 南京 　2 10098) 摘要 :近年来在边坡工程变形预测和滑坡研究中 , GIS 作为一项新技术得到不断应用 。目前大多数学者只是将 GIS 技术作为一个数据准备和处理的手段 ,采用统计分析方法来研究边坡破 坏和各种影响因素之间 的关系 ,将定量的 力学分析模型和 GIS 技 术结合来进行边坡 稳定性研 究较 少 。为提 高边坡变形 失稳和滑坡 的安全评价 的精度 , 提出 了 GIS 支持下的高边坡工程安全监测滑坡预 警模型 ,将 GIS 与边坡确 定性分析模型结合 ,给 出边 坡稳定 的安全判 断 ,并以现场的位移监测成果为依据 ,基 于现场观 测的数据进行分析 、处理和统计推断方法 , 形成一个 综合的边坡 变形失稳的预警模型 ,从而能更好更全面地对边坡失稳给以科学的解释和工程应用合理的建议 。 关键词 : GIS;高边坡 ;滑坡 ;预警模型 中图分类号 : TU457 文献标识码 :A 1 　研究背景 高陡边坡工程由于岩石特性 的不均匀性 ,地质构造 的复杂性 ,力学作用和机理复杂 ,影响因素具有 很强的不确定性和复杂性 ,边坡 的变形失稳机理复杂 ,在此基础上的边坡初步设计和治理措施往往存在 不能完全把握边坡的工作性态和安全状况 ;另外边坡工程施工是一个 的动态的过程 ,加之边界条件不 同 程度的非均质和各向异性 ,对于这种非确定的 、动态变化的边坡变形失稳 的判断和预报需要依赖于有效 的边坡变形监控 、监测数据 的及时分析 、处理 ,从而做到动态设计 、信息化施工 ,及时有效的防治 。 近年来在边坡工程变形预测和滑坡研究方面 , GPS 位移监测技术 、滑动面位移变动感测 以及 GIS 技 术新技术得到不断应用 。GIS 具有空间数据 的采集 、存储 、提取 、转换 、操作等功能 , GIS 技术为高边坡安 全监控和预警提供了一个有效可行的手段 ,其优势在于能够处理大量 的数据以及其强大 的二维 、三维数 据表达能力 。 大多数国内外的学者[1～10 将 GIS 技术应用于区域性 的滑坡灾害风险评价 中 ,根据各种影响因素建 立评价指标体系 ,得出研究区域 的灾害风险评价 。在边坡工程定量分析研究方面 ,所采用 的确定性模型 有一维模型 、二维模型和三维模型 。文献[ 11 , 12 采用一维无限定模型与降雨入渗模型 、地震加速度模 型等结合 ,来分析土坡稳定性 ,用于浅层平面型滑动的 自然斜坡 区 。对于开挖或填筑的人工土坡 ,土体 内部的应力状态发生 了改变 ,需要采用二维或三维模型来研究土体稳定状态 。文献 [ 13 在 GIS 环境中 , 根据 Bi shop 法原理 ,开发用于土体边坡稳定性评估的二维确定性模型 。文献[ 14～16 假定滑动面为椭 球形 ,利用 GIS 的空间数据处理功能结合改进 的 Hovland 三维分析模型 ,不考虑每个柱体的滑动力和抗 滑力相加从而得到整个滑体的稳定性系数 。文献[ 17 则有简化 Bishop 法导出了三维稳定性计算的层分 析公式 ,并以单个岩柱 的抗滑力矩与下滑力矩之比绘制 出岩体抗滑系数图谱 ,来判定岩质边坡的不稳定 部位 。 收稿 日期 :2007208208 基金项 目: 国家 自然科学基金重点项 目 作者简介 :谈小龙 (1976 - ) ,男 ,江苏南京人 ,助理研究员,博士生 ,主要从事 GIS 和边坡工程研究 。 E2mail :t anxi aolong @hhu . edu . cn — 701 — 采用 GIS 技术进行 1 边坡稳定性分析 ,大多数研究