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基于GIS的隧道洞口段安全评价方法的研究

范典  
【摘要】:西部大开发战略的实施加速了我国西部交通网的发展,我国西部地形多为山地,西部交通建设中隧道工程占比十分巨大。同时,近年来隧道洞口段边坡失稳、洞内崩塌事件频发,导致施工效率低下,工人生命财产受到极大的威胁。因而结合地理信息系统(GIS,Geographic Information System)技术研究隧道洞口段安全评价方法具有很重要的现实意义。本文通过建立地质三维模型实现覆盖层厚度的获取以及评价指标的显示,同时利用GIS方法直观表达评价因子对隧道洞口的影响程度大小,为隧道洞口段安全评价提供参考依据,建立安全风险评价体系,并以梅花山隧道为实例,实现了基于GIS的隧道洞口段安全评价体系的构建。具体研究工作及主要结论如下:(1)针对现场隧道安全事故特征构建包含覆盖层厚度、地表坡度、各点距掌子面距离、各点距隧道中轴线距离四个影响因子的评价指标体系。(2)借助GRASS GIS平台以及地表高程矢量图层转栅格图层等方法,在软件中通过地形分析获取地表坡度图层,缓冲区分析获取各点距掌子面距离以及各点距隧道中轴线距离的图层。采用回归克里金预测覆盖层厚度,借助GRASS GIS的掩码叠加获取覆盖层厚度图层。同时建立一种地表三维CDT(Constrained Delaunay Triangulation)地质模型,用来获取覆盖层厚度和最终评价指标的显示。(3)构建基于GIS隧道洞口段安全评价方法的过程,以研究区数据和数字高程图形为基础,采用专家调查法、层次分析法两种方法确定四个因子权重,用等级评分制确立风险评价级别,从而确立洞口仰坡风险评价方法。在GRASS GIS软件中每个因子一个图层,并将图层进行叠加,对隧道洞口段安全风险进行评价。(4)基于GIS的隧道洞口段安全评价系统表明,覆盖层厚度在隧道安全风险中起着十分重要作用,地表坡度次之。


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