GIS在边坡工程地质制图及稳定分析中的应用

发表日期:2005-05-12 浏览人数: 作者:河海大学地质工程系 来源:水利工程网  评论
无标题文档  【本文系电子函件投稿】本文转自《工程地质计算机应用》

  GIS是运用计算机处理地学信息的基本手段。近十年来,我们应用GIS做了一些水文地质、工程地质和环境地质方面的工作,在岩坡工程地质方面,GIS的应用将是一个重要的研究方向。

  1 以摄影测量为基础的岩坡信息系统(RSIS)

   摄影测量的计算机自动测图软件,已经大踏步地走向市场。应用摄影测量和自动测图软件制作岩坡地形图已经是一种成熟的技术。然而,在岩坡工程地质工作中,还有两个重要问题需进一步探讨:(1)如何用摄影测量方法准确地确定各种结构面的产状;(2)如何表达边坡岩体的空间结构与性状。

   关于用摄影测量方法测定结构面产状,作者在另外一些文章中作了探讨,在此不赘述。需指出的是,结构面产状的解译和量测,要通过岩坡信息系统(RSIS)的校核,经反复解译,才能得到较好的效果。

   在计算机应用以前的时代,空间地质现象表达的方式是图纸。在边坡地质工作中,用平面图,剖面图,平切面图,“立体”(透视投影)图等等,来反映边坡的地质结构。然而,几乎没有一种图能全面而十分准确地反映坡体的地质结构。应用GIS则可以通过编制三维(或称2.5维)的信息系统棬移滦畔⑾低常≧SIS)的方法,充分地反映空间的地质信息。作者在一个公路边坡RSIS的试验中,对边坡地形和每一个主要结构面都分别建立了若干独立的,具有相同参数的栅格结构的“层”(即数字模型桪igital model),包括每个结构面的高程模型(DTM),摩擦系数模型(DFM),地下水压力模型(DHM)等等。由于都用数字模型表示,所以结构面的形态可以是弯曲的,结构面上摩擦系数的分布可以是不均匀的,地下水压力也可以随水头变化而变化。

   RSIS建立后,可以方便地切制任意剖面,或显示任意块体及其下界面的性状。

  2 应用RSIS进行边坡稳定分析

   作者在RSIS的试验中用块体平衡理论进行稳定分析。由于栅格结构数字模型中每个像素的数据都是独立的,因此块体稳定分析就成为每个像素稳定分析的累加。就是说,块体的下滑力即为各个像素上块体下滑力的累加;块体抗滑力即为各个像素上块体抗滑力的累加。其实质是将块体划分为许多以像素为单位的小单元来进行计算。当用一般的微机进行计算时,数字模型的大小为640*480。一个块体往往包括几千个像素。这样计算的结果,应该说比“条分法”或“块分法”更好些。应强调指出的是,由于数字模型的应用,在这种计算中,每个像素的C、φ值和水压力值都可以根据勘探,试验和地质分析通过DFM、DCM和DHM等,赋予不同的值。作者认为,用RSIS进行块体稳定分析,可以使块体稳定分析方法更趋完善。

   用RSIS方法进行边坡稳定分析,目前仅仅是初步尝试,有待今后在实践中深入探讨。可以肯定,由于它对块体形状和各种参数分布模拟的准确性,其优越性是显而易见的。其稳定分析的力学模型也决不仅限于块体平衡计算。

[责任编辑:yeguiren]

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