工程地质评价空间模拟方法研究与应用

中国海洋大学博士学位论文工程地质评价空间模拟方法研究与应用姓名：闫韶兵申请学位级别：博士专业：环境工程指导教师：冯启民20070701工程地质评价空间模拟方法研究与应用作者：闫韶兵学位授予单位：中国海洋大学相似文献(6条)1.学位论文罗冠枝活动断裂区高速公路地质灾害危险性评价与综合区划研究2009随着人类社会的不断发展，地质灾害每年造成的经济损失和人员伤亡巨大，严重制约着我国经济的发展。尤其是汶川大地震发生后，引发和孕育了大量的地质灾害，给当地及周边地区的公路带来严重损害，因此，对活动断裂区雅泸高速公路沿线的地质灾害进行危险性评估和区划研究就显得非常迫切和重要。本文结合国内外地质灾害的研究成果，以四川省交通厅科研项目“活动断裂区公路沿线泥石流启动机理与防治措施研究”为依托，将雅泸高速公路的地质灾害作为研究对象，系统研究线状工程地质灾害危险性评估和区划，以求通过理论研究指导实际应用，为活动断裂区线状工程地质灾害的防治提供技术支持。本文的主要工作与研究成果如下：1、在综合分析国内外地质灾害研究的基础上，结合野外实地调查和已有资料的数据分析等多种手段，系统阐述了活动断裂区雅泸高速公路沿线的地质环境背景和地质灾害的类型、发育分布特征以及对孕灾环境进行分析研究，为地质灾害危险性评价奠定基础。2、为寻求一种合适的地质灾害危险性评价方法，以雅泸高速公路沿线主要地质灾害为研究对象，选取基于改进的灰色聚类法对崩塌进行危险性评价；并利用Matlab中的BP神经网络模型进行滑坡危险性评价；另外，本文还提出了基于粗糙集理论和灰色理论的模糊综合评价法应用于泥石流的危险性评价，以探讨和丰富线状工程地质灾害危险性评估方法。3、本文采用目标分析法，初步建立了活动断裂区线状工程地质灾害危险性综合区划评估指标体系，提出了各因子对应评价等级的基准划分值，并首次运用基于层次分析法的可拓学理论对雅泸高速公路地质灾害进行危险性综合区划，区划结果与实际分析情况基本一致，该评估方法是对线状工程地质灾害危险性综合区划评价的一次新尝试，具有较强的实用性，可为今后活动断裂区线状工程地质灾害危险性区划评估提供参考。2.会议论文郭章林.王勇华基于GIS的城市燃气管网抵御工程地质灾害风险评价2008本文通过对城市燃气管网遭受工程地质灾害破坏的危险源识别和相关指标的定量化处理，从城市管网抵御工程地质灾占破坏的稳定性评价、燃气管网安全设计可靠性评价、易损性评价和危险性评价四个方而，结合某市城市燃气工程实例，应用地理信息系统在对城市燃气管网进行空间网络模型化的基础上，建立了一种基于地理信息系统的，直观综合的城市燃气管网抵御工程地质灾害风险评价方法。3.学位论文常龙新棒磨山铁矿危险有害因素分析及安全评价2007本论文在综述安全评价方法的基础上，对棒磨山铁矿的危险有害因素进行了识别和分析，对安全生产现状进行了安全评价，提出了安全对策措施。论文首先论述了安全评价的方法，确定了采用作业条件危险性评价法和安全检查表法相结合的评价方法进行评价。论文对金属露天矿山的危险有害因素进行了分析辨识，总结出了工程地质灾害、矿山水灾、矿山火灾、矿山机械、车辆伤害、爆破危害、高处坠落、物体打击、粉尘危害、电气设备危害、矿山压力容器危害、噪音危害、矿山安全管理等方面有关露天矿山安全的危险有害因素，并进一步加以了分析。对棒磨山铁矿生产过程中危险、有害因素进行了识别分析，认为矿山生产过程中存在的主要危险、有害因素是：工程地质灾害、矿山水灾、矿山火灾、矿山机械车辆伤害、爆破爆炸危害、高处坠落、物体打击、机械车辆伤者、电气伤害等。矿山安全的重大危险源是炸药加工厂及炸药库，对以上危险、有害因素必须重点防范，预防事故的发生。对评价单元进行了科学的划分，依据棒磨山铁矿生产现状，将矿山划分为采矿生产系统、采场排水系统、排土场、炸药库、供电、矿山通讯、危险有害因素防治、劳动安全管理制度等八个评价单元。通过作业条件危险性评价，认为工程地质灾害、矿山机械和车辆伤害、爆破危害、电气设备危害是棒磨山铁矿的主要危险、有害因素，需要特别引起注意，其次是矿山火灾、高处坠落、物体打击、矿山压力器危害。矿山水灾、粉尘危害、噪声危害危险性较小，但也应引起注意。通过对矿山生产系统的安全评价，可以看出，棒磨山铁矿处于较好安全生产状态。对于局部不符合要求和欠完善的提出了相应的安全对策措施。4.学位论文马东辉城市抗震防灾规划相关技术研究200521世纪初，随着我国城市化进程进入关键阶段，城市所面临的安全与防灾形势也日益严峻起来，通过抗震防灾规划保障城市居民的抗震安全和可持续发展已经极为迫切，因此，进行抗震防灾规划相关技术研究成为城市发展的时代要求和城市规划实践的前沿。在此背景下，本文主要从城市规划与发展的要求出发，基于与城市总体规划协调一致、现状和发展并重的规划理念，提出了抗震防灾规划研究和编制的总体思路，并以厦门市防灾规划为例，提出了地震与台风、工程地质灾害等其他灾种进行综合分析评价时的技术路线。土地利用防灾适宜性评价是城市抗震防灾规划中的核心内容之一，并应作为城市规划的强制性内容，文中从规划用地的适宜性类型、灾害影响适宜性描述、城市规划建设适宜性要求、灾害影响的适宜性限制等，提出了较为完整的城镇土地利用防灾适宜性评价标准分级体系。针对土地利用评价中常用的层次分析法，通过对其在绝对测度下保序性以及评价限定性因素影响两个方面所进行的研究改进，据此给出了相应的防灾适宜性评价方法，并对泉州市规划区场地情况进行了评价。强震地面断裂场地评价与选择是当前我国城市规划建设中影响较大的问题，针对城镇规划时强震地面断裂评价中存在的问题，在分析总结我国强震地面断裂资料的基础上，建立了强震地面断裂的概率分析模型，提出了基于概率的强震地面断裂场地适宜性实用工程评价方法。采用GIS技术进行城市抗震防灾规划辅助管理和决策已成为增强规划实用性和可操作性的重要管理和实施技术手段，文中对城市防灾规划辅助决策与管理系统的系统构成进行了研究，成功开发了系统的基本软件结构体系，基本形成了防灾规划辅助决策与管理系统。文中还阐述了泉州市工程抗震土地利用、基础设施、城区建筑和避震疏散等方面的抗震防灾评价示范研究的主要方法和研究内容，并叙述了泉州市抗震防灾规划的重点内容和特点。另外，文中还从构建我国安全与防灾体系的要求出发，提出了我国防灾规划标准体系，并对小城镇防灾规划标准的重点研究内容进行了研究和阐述。5.期刊论文袁素凤.YuanSufeng模糊综合评价高速公路建设工程地质灾害危险性-灾害学2009,24(2)高速公路建设工程地质灾害危险性级别的确定是地质灾害评估工作之综合评估的重要组成部分,是相关部门土地审批的重要依据,也是建设部门地质灾害防治措施的依据之一.目前综合评估常用的方法是定性评价,在定性评价的过程中过分关心致灾因素的极限值并突出某一因素的主导作用,往往忽视一次地质灾害事件常常是多种因素综合作用的结果.因此,为了客观、科学反映建设工程地质灾害综合评估结果,以高速公路线型工程为例,用模糊综合评价方法对地质灾害的危险性进行评估,其结果真实、可靠.6.学位论文黄显贵三峡库区北门沟滑坡稳定性评价及抗滑桩内力分析方法研究2005三峡工程的兴建为全国的地质工作者提出了挑战。滑坡是三峡库区主要的地质灾害之一，在三峡库区的滑坡中，堆积层滑坡分布广、危害大，有必要对其工程地质力学性质以及治理措施进行系统研究。殷跃平博士提出了滑坡堆积体可作为“土石混合体”的概念，认为是一种介于土体和岩体之间的非均质不连续复杂地质体。现有理论和方法尚不能对这类具有高度非均质、非连续和非线性的复杂地质材料进行描述和概化，未有合适的室内试验和计算方法，特别是滑坡防治支挡结构中关于抗滑桩的设计理论和方法还不完善，北门沟滑坡正是这类堆积体滑坡的代表之一，找出其合适的稳定性评价方法、对治理措施中的支挡结构进行受力分析，探讨滑坡推力在支挡结构上的分布规律，总结经验与方法对指导库区三期地质灾害防治工作将具有十分重要的意义。针对上述问题，本文以北门沟滑坡为例，在分析总结三峡库区堆积层滑坡特征后从三个方面展开工作：第一，寻找合适的滑坡稳定性评价方法；第二，对抗滑桩内力分析方法进行研究；第三，对预应力锚索抗滑桩—滑坡系统进行三维有限元分析。通过研究得到了如下结论与成果：1、建立在传统极限平衡理论基础上的各种稳定性分析的方法没有考虑岩土体内部的应力应变关系，而基于强度折减的有限单元法不但满足力的平衡条件，而且考虑了材料内部的应力应变关系，使得计算结果更加精确合理，因此本文将有限元强度折减系数法运用于北门沟滑坡的稳定性评价，获得了和极限平衡法基本一致的结论，并且发现强度折减法有如下优点：①该法思路清晰，精度较高，本工程的成功运用说明有限元强度折减系数法在工程上的应用具有可行性；②本文基于ANSYS的大型通用有限元软件，采用莫尔-库仑等面积圆屈服准则代替传统的莫尔—库仑准则，保证了稳定性计算结果的精度；③从某种意义上来讲，有限元法中的强度折减法为斜坡的稳定性评价提供了一条新途径，而且该方法同时还可以考虑地下水位、开挖支护等各种因素对斜坡稳定性的影响。2、根据对北门沟滑坡进行的稳定性分析，并结合其它堆积层滑坡的防治经验，提出了几点关于三峡库区堆积层滑坡稳定性评价的建议：①根据堆积层滑坡特点，充分、全面分析滑坡诱因，找出控制因素，在稳定性评价时加以区别对待。②许多滑坡都与降雨有关，堆积层滑坡与降雨更有着密切的相关关系，工况计算时必须考虑降雨的作用。③三峡库区的滑坡大多受到库水升降的影响，稳定性评价时应将库水位的变化作为主导因素。④由于堆积层滑坡的复杂性，计算稳定系数应采用多种方法，既要采用设计部门常用的极限平衡法，也要结合考虑岩土体应力应变关系的有限元法，多种方法相互比较，在定性方法如地质类推法的基础上，综合评价滑坡的稳定性。⑤用系统的观点和方法对滑坡进行分析，综合考虑各子系统之间的相互作用与联系。采用系统控制论、协同学理论等理论方法对滑(边)坡的失稳机理和特性进行研究分析，是一个大的发展趋势。3、分析了滑坡推力在滑体与抗滑桩间的传递途径及机理，对桩间土拱的形成条件进行分析，提出形成拱结构的三个要素。现有的拱形理论并不完全合理，提出拱形为一三铰拱的合理轴线，并基于此种拱形对土拱的受力情况进行推导和分析。经过成拱效应作用到抗滑桩上的滑坡推力并不是完全规则的，因此在总结目前常用抗滑桩外力分布图式的基础上，依据前人的试验资料对作用在抗滑桩上的几种新的外力图式分布函数进行了推导。4、对抗滑桩的内力计算方法进行了小结和归纳，详细分析了几种主要的方法如悬臂桩法、地基系数法、p-y曲线法、双参数法等各自的理论和运用情况。悬臂桩法简单实用，但有时不能保证在桩的长度范围内桩变位和内力的连续性。地基系数法又包括极限地基反力法、弹性地基反力法、p-y曲线法。p-y曲线法是承受波浪重复荷载作用的海洋结构物所独有的计算方法。吴恒立提出的双参数法是用两个未知参数来确定抗力系数以克服单一参数不能很好地与实测数据和边界条件相结合的缺点的一种方法，但除非是大型工程，一般很难事先获得实测数据，因此实际的中小工程中还用得不是很多。抗滑桩的内力分析是一个岩土相互作用的多因素三维空间分析，除了要考虑滑坡推力传递和桩的外力分布图式外，还要包括确定合理桩间距、锚固深度、桩位等。5、通过桩-岩土共同作用的有限元模型的计算，可以得到较为切合实际的桩体上推力分布，它不需要对桩上滑体推力分布做一些人为的假设。对于滑体与滑床可用连续介质接触单元来模拟它们之间的力学行为；对于抗滑桩和桩周土体的接触可以采用面一面接触单元来实现。6、滑体的破坏变形与是否加锚索力有直接的关系，因此在抗滑桩的设计时，应注意避免抗滑桩应力集中而使桩周岩土体过早变形破坏。抗滑桩后缘滑体在滑面至桩顶范围内产生的应力应变有拉有压，有限元计算表明，在滑面以上3/10位置处，滑体的应力最大。7、本文采用强度折减法对预应力锚索抗滑桩在北门沟次级滑坡治理中的治理效果进行了评价，结果表明，治理效果良好。本文链接：