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边坡稳定性分析是地质和岩土工程领域中研究的重要课题。本文结合GIS的空间数据分析功能和边坡极限平衡法,研究了土质边坡的稳定性,在此基础之上采用VB与GIS组件MapObjects开发了一套土质边坡稳定分析的可视化系统GiSlope,并通过具体的工程实例对系统进行了检验。主要研究工作和相关成果如下:
1.介绍了边坡稳定性的分析方法和软件开发现状,以及GIS技术在边坡稳定分析中的应用情况,指出了目前国内开发的边坡数值模拟分析软件的不足。
2.查阅了大量相关文献,系统总结了三种极限平衡分析方法,分析了地下水及地震力对边坡稳定性的影响,给出了边坡采用不同加筋结构、受到不同荷载作用后安全系数计算修正公式。
3.利用GIS空间操作能力,建立了GIS支持下的土质边坡物理几何模型和数学计算模型,介绍了各种分析模型的绘制、处理方法。
4.研究了搜索最危险滑动面的枚举法和优化蒙特卡罗法两种方法的程序实现过程,分析了任意形状滑动面的土条条分过程以及程序实现过程中外荷载和加筋模型的简化设定。
5.通过面向对象程序设计,集成开发出可视化的土质边坡稳定性分析系统GiSlope。
6.通过考核模型对系统进行了检验,结果表明采用简化Bishop法计算能够得到比较准确的安全系数值;采用优化蒙特卡罗法搜索,耗用机时大为减少,计算精度较高。采用子靖高速公路某段滑坡的工程实例对本系统的功能进行了验证,分析结果表明本文编制的系统计算结果与常用计算方法计算的结果以及现场实际调查情况相吻合,证明了该系统的可靠性和实用性都很高,满足了工程的要求。