基于GIS的边坡安全信息技术及数值模拟研究

【摘要】：边坡稳定性分析作为滑坡地质灾害的监测预警的主要手段,是滑坡地质灾害防治工程的重要环节。GIS技术以其强大的数据处理和空间分析功能,在边坡稳定性评价中发挥着巨大的作用。本文将GIS技术与各种边坡理论相结合研发出一个边坡稳定性评价及支护设计系统,从多角度对边坡进行数值模拟计算,整个过程涉及到建模、分析、评价、支护设计等多方面,并以实际工程为例验证了该系统的可行性。本文主要完成了以下几个方面的内容： (1)对边坡评价系统的基础数据库进行了设计,完成了边坡信息实体的收集,筛选,入库,编码等工作,建立了边坡信息基础数据库,实现了GIS边坡信息管理的基本功能。 (2)结合模糊学数学理论,基于GIS技术研发出综合模糊评价模块,对整体山区边坡进行了边坡稳定区域定性评价并划分了该区域的滑坡安全等级。 (3)运用常规极限平衡法(瑞典条分法、简化毕肖普法、简布法等),模式搜索法等开发了条分法评价模块,对关键单体边坡进行了评价,求出对应的安全系数Fs。 (4)通过GIS建立有限元前处理模块,建立了三维边坡拉伸模型和三维边坡实体模型,并导入到LS-DYNA软件中,为有限元软件进行了前处理工作。 (5)运用蒙特卡洛法,利用常规极限平衡法,结合MATLAB的强大的数学函数库,建立边坡稳定性可靠度分析模块。 (6)结合极限平衡法研发出边坡支护设计模块,包括重力式挡土墙、锚杆(索)等支护设计,实现了评价、分析、支护设计等一整套的系统。 (7)以四川省赛德边坡为例,上述几种系统模块应用到实际工程中,实现了定性定量综合评价,对评价结果进行了比较分析,并提出了最优的支护设计方案结果,验证了该系统的可行性。