高烈度地震峽谷區(qū)公路選線理論與方法研究.pdf

1、我國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)國(guó)家,地震帶來(lái)的地殼能量釋放會(huì)引起地球表面的強(qiáng)烈振動(dòng),對(duì)地質(zhì)條件較差的高山峽谷區(qū)道路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施造成了嚴(yán)重?fù)p害。同時(shí),由于現(xiàn)有公路選線方法對(duì)高烈度地震峽谷區(qū)的地震風(fēng)險(xiǎn)未做重點(diǎn)考慮,進(jìn)而加劇了區(qū)域生命線震時(shí)的受災(zāi)程度。因此,深入研究公路走廊帶震害空間分布特征,考慮并評(píng)估區(qū)域潛在地震風(fēng)險(xiǎn),建立高烈度地震峽谷區(qū)公路選線理論體系,不僅是保障交通設(shè)施地震安全的基礎(chǔ)性課題,也是實(shí)現(xiàn)公路與環(huán)境和諧相處、科學(xué)合理安排公路建設(shè)任務(wù)的

2、迫切需要。
　　論文依托交通部重大科技專項(xiàng)“汶川地震災(zāi)后重建公路抗震減災(zāi)關(guān)鍵技術(shù)研究”和西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“武罐高速公路抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)及災(zāi)害防治技術(shù)研究”,以公路路線為研究對(duì)象,以高烈度地震峽谷為前提條件,采用ArcGIS技術(shù)平臺(tái),基于風(fēng)險(xiǎn)分析與管理理論,重點(diǎn)進(jìn)行高烈度地震峽谷區(qū)公路選線理論與方法的研究,以期解決復(fù)雜條件下震區(qū)公路路線選擇與設(shè)計(jì)難題。
　　論文系統(tǒng)分析了國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果,針對(duì)現(xiàn)有公路選線理論體系和方法的優(yōu)缺

3、點(diǎn)及適用性,提出了本文的研究思路和技術(shù)路線。采用地理信息系統(tǒng)、遙感解譯、全球定位系統(tǒng)等現(xiàn)代信息技術(shù),針對(duì)汶川地震災(zāi)區(qū),開(kāi)展公路走廊帶震害調(diào)查。歸納總結(jié)震區(qū)公路的主要成災(zāi)模式,分析了公路走廊帶工程震害空間分布特征?？紤]公路震害地帶性分布規(guī)律分析需求,從概念、邏輯、物理三個(gè)方面對(duì)公路震害空間數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),基于GeoDatabase框架,建立了異源異質(zhì)公路震害空間數(shù)據(jù)庫(kù)。提出以ArcGIS為技術(shù)支撐,以空間數(shù)據(jù)挖掘理論為基礎(chǔ)的公路震害數(shù)

4、據(jù)屬性關(guān)聯(lián)方法,構(gòu)建了公路走廊帶地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境因子的屬性關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)模型,揭示了公路走廊帶地質(zhì)災(zāi)害地帶性分布規(guī)律。
　　針對(duì)高烈度地震峽谷區(qū)地震風(fēng)險(xiǎn)突出的特點(diǎn),開(kāi)展面向風(fēng)險(xiǎn)的高烈度地震峽谷區(qū)公路走廊帶選擇方法研究,并從系統(tǒng)工程思維的角度闡述了面向風(fēng)險(xiǎn)選線方法的具體內(nèi)涵。采用主成分分析與專家調(diào)查相結(jié)合的方法進(jìn)行因子辨識(shí),篩選出對(duì)區(qū)域地震風(fēng)險(xiǎn)有顯著影響作用的峰值加速度、植被覆蓋率、地層巖性和坡度作為評(píng)價(jià)因子。基于云模型理論,提出云模型——

5、層次分析法的公路震害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估賦權(quán)方法,建立了公路震害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型,用以表征公路走廊帶區(qū)域潛在的地震風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài),提高了公路震害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的定量化程度。
　　論文通過(guò)深入分析影響地震峽谷區(qū)公路路線方案決策的關(guān)鍵因素,建立以風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)境為目標(biāo)層,以9個(gè)單因子為指標(biāo)層的兩層次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在ArcGIS支持下,考慮路線方案評(píng)價(jià)需求,構(gòu)建了路線方案評(píng)價(jià)單因子的計(jì)算方法和量化模型。引入最大限度考慮決策者交互要求的多屬性評(píng)價(jià)理論,提出了基

6、于方案綜合度和達(dá)成度的高烈度地震峽谷區(qū)路線方案多屬性評(píng)價(jià)方法,建立路線方案綜合度和達(dá)成度的求解模型,并闡述了具體的評(píng)價(jià)步驟和流程,為實(shí)現(xiàn)路線方案的合理選擇提供了技術(shù)支持。
　　論文對(duì)比分析了震區(qū)公路路線設(shè)計(jì)指標(biāo)及其大小與震害間的關(guān)系,明確了高烈度地震峽谷區(qū)公路路線關(guān)鍵設(shè)計(jì)指標(biāo),提出了平縱橫合理布設(shè)要素?；谡饡r(shí)救援車輛特性,參照公路地震風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),制定了救援道路的具體設(shè)置方法。采用三維離散元數(shù)學(xué)建模,揭示不同頻率、振幅、持續(xù)

7、時(shí)間等地震波參數(shù)及巖層傾角條件下,邊坡高度、坡度對(duì)邊坡動(dòng)力位移的影響規(guī)律,提出了震區(qū)公路邊坡坡度與高度的合理值域。從橋梁、隧道、支檔工程三個(gè)方面,歸納總結(jié)了高烈度地震區(qū)公路構(gòu)造物的合理布置方法。
　　最后,論文以武罐高速公路為依托,將提出的方法、指標(biāo)體系、模型具體應(yīng)用到路線選擇與設(shè)計(jì)實(shí)踐中,指導(dǎo)武罐高速公路的路線選擇與設(shè)計(jì),驗(yàn)證了研究成果的可行性。
　　高烈度地震峽谷區(qū)公路選線理論與方法研究采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、數(shù)學(xué)建模、理論分析、