湖南境內高速公路滑坡的動力學過程與監(jiān)測預報研究.pdf

1、高速公路，作為現代交通的嬌子，不僅僅是速度和效率的代表，而且已成為綜合國力的象征和衡量國民經濟現代化水平的重要標志。湖南省高速公路網規(guī)劃以國家“7918”高速公路網布局為基礎，構設了總里程約為5500公里的東西縱橫、南北相貫的網絡，對于待建的3511公里高速公路，湖南省未來三十年的建設任務任重道遠。根據規(guī)劃設計，境內路網里程50％以上分布在山區(qū)，因此，高速公路滑坡的本質安全防范措施、預報預警和治理工作已成為相關單位面臨的重點和難點。本人

2、以高速公路滑坡動力學過程和穩(wěn)定性分析為主線、以公路滑坡預報預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： 通過對湖南省公路工程地質條件的研究，認為湖南省橫跨揚子和華南兩個陸塊，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)內地勢變化較大，地貌形態(tài)復雜多樣，工程地質條件較為復雜，為高速公路滑坡災害的發(fā)育儲備了條件；在此基礎上，深刻分析了境內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行為的加劇，

3、必然會帶來大量坡面地質災害，形成不同程度的滑坡隱患。 在湖南省高速公路滑坡災害現狀研究的基礎上，全面研究了導致高速公路邊坡滑坡產生的地質、構造、地形地貌、水文地質等內在原因，以及氣候條件、地震、人類工程活動等外在原因，并對境內高速公路滑坡地質災害的動力學特征作了深入探索，得出了境內高速公路滑坡的產生與公路沿線斜坡的巖土性質關系最為密切以及降雨是高速公路滑坡的主要誘發(fā)因子的重要結論；利用有限元方法，對順層巖質邊坡的破壞機理和強降雨

4、條件下公路邊坡下水滲流場動態(tài)進行了數值模擬，為道路邊坡的穩(wěn)定性分析和滑坡監(jiān)測預報提供了重要的分析數據。 在極限平衡分析的基礎上，提出了全局確定邊坡最小安全系數的禁忌搜索方法，建立了相應的模型，并將該方法應用于不同幾何形狀和土層信息的邊坡穩(wěn)定分析中，通過實例計算求證，可以為高速公路滑坡提供合乎實際的最小安全系數及其最危險滑動面。 基于GPS定位技術具有測站間無需保持通視，觀測不受氣候條件限制，可同時測定點的3維位移，自動化

5、程度高，而且短距離變形監(jiān)測的精度可達亞毫米級等優(yōu)點，將GPS技術進一步應用于公路滑坡監(jiān)測。在研究中首先假設公路滑坡體為剛體，建立了滑坡的動態(tài)模型，然后用變形后的監(jiān)測點和基準點上的GPS載波相位觀測值組成雙差觀測值，建立了一種全新的公路滑坡監(jiān)測的卡爾曼濾波模型。 對滑坡時間預測預報的研究現狀和進展作了系統(tǒng)總結，用蠕變理論和灰色理論作為災害預報的理論基礎，在前人的研究基礎上引建了高速公路滑坡時間預報模型。在此基礎上對滑坡定量、定性預

6、報模型和預報判據作了進一步的研究，提出了高速公路滑坡綜合信息預報的思路及具體的實施技術路徑。 組合運用地球物理方法對某公路橋位滑坡體進行成功探測。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、滑動面的起伏形態(tài)及相應的物性參數，綜合分析評價了滑坡體的穩(wěn)定性，最后達到了預報預警的目的。 上述研究成果對于確保山區(qū)高速公路建設的施工安全、保證道路交通的安全暢通，