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湖南境内高速公路滑坡的动力学过程与监测预报研究

刘文伟  
【摘要】:高速公路,作为现代交通的娇子,不仅仅是速度和效率的代表,而且已成为综合国力的象征和衡量国民经济现代化水平的重要标志。湖南省高速公路网规划以国家“7918”高速公路网布局为基础,构设了总里程约为5500公里的东西纵横、南北相贯的网络,对于待建的3511公里高速公路,湖南省未来三十年的建设任务任重道远。根据规划设计,境内路网里程50%以上分布在山区,因此,高速公路滑坡的本质安全防范措施、预报预警和治理工作已成为相关单位面临的重点和难点。本人以高速公路滑坡动力学过程和稳定性分析为主线、以公路滑坡预报预警为目的展开了课题研究,所做的工作和取得的主要成果可概括如下: 通过对湖南省公路工程地质条件的研究,认为湖南省横跨扬子和华南两个陆块,处于云贵高原向江南丘陵和南岭山地向江汉平原的过渡地带,区内地势变化较大,地貌形态复杂多样,工程地质条件较为复杂,为高速公路滑坡灾害的发育储备了条件;在此基础上,深刻分析了境内已建高速公路滑坡诱发原因,指出随着湖南省高速公路建设行为的加剧,必然会带来大量坡面地质灾害,形成不同程度的滑坡隐患。 在湖南省高速公路滑坡灾害现状研究的基础上,全面研究了导致高速公路边坡滑坡产生的地质、构造、地形地貌、水文地质等内在原因,以及气候条件、地震、人类工程活动等外在原因,并对境内高速公路滑坡地质灾害的动力学特征作了深入探索,得出了境内高速公路滑坡的产生与公路沿线斜坡的岩土性质关系最为密切以及降雨是高速公路滑坡的主要诱发因子的重要结论;利用有限元方法,对顺层岩质边坡的破坏机理和强降雨条件下公路边坡下水渗流场动态进行了数值模拟,为道路边坡的稳定性分析和滑坡监测预报提供了重要的分析数据。 在极限平衡分析的基础上,提出了全局确定边坡最小安全系数的禁忌搜索方法,建立了相应的模型,并将该方法应用于不同几何形状和土层信息的边坡稳定分析中,通过实例计算求证,可以为高速公路滑坡提供合乎实际的最小安全系数及其最危险滑动面。 基于GPS定位技术具有测站间无需保持通视,观测不受气候条件限制,可同时测定点的3维位移,自动化程度高,而且短距离变形监测的精度可达亚毫米级等优点,将GPS技术进一步应用于公路滑坡监测。在研究中首先假设公路滑坡体为刚体,建立了滑坡的动态模型,然后用变形后的监测


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