复杂岩质高边坡工程安全监测三维可视化分析

应用自主研发的岩石边坡工程安全监测三维可视化分析系统(SlopeMoni3D),以锦屏一级水电站左岸高边坡工程为例,建立安全监测分布式分析平台,对边坡安全监测系统与赋存地质条件进行虚拟现实可视化分析。以三维云图的可视化形式对安全监测获得的左岸边坡开挖区域浅表、深部变形发展趋势及锚索测力计锚固力在相同时段变化量的空间分布进行综合分析,完成边坡整体稳定性和变形趋势的分析评估。分析结果表明:(1)以虚拟现实可视化方式解析复杂岩质边坡工程区域地质条件,可直观表达各监测项目测点布置与地质结构的相互关系,便于监测成果与地质条件和施工信息的综合分析;(2)借助三维可视化分析平台所提供的监测数据管理和监测数据场三维云图绘制等功能,可直观比较相同监测时间段不同监测项目所获得监测物理量的三维云图分布,便于从地质、施工等方面综合分析边坡各区域的变形趋势和稳定状态。     

复杂岩质高边坡三维地质建模及虚拟现实可视化

结合复杂岩质高边坡工程三维地质建模和可视化需要,通过综合分析国内外在计算机图形学领域对描述空间拓扑关系的常用三维数据结构,提出基于半边B-Rep和裁减NURBS数据结构的边坡三维地质建模方法,实现具有复杂地质条件和基础洞室群的边坡工程三维模型拓扑关系的快速、准确建立,为边坡工程三维地质可视化提供高质量的几何数据和拓扑关系信息。分析计算机可视化技术的发展趋势和虚拟现实技术的特点,论证应用桌面级虚拟现实技术的X3D规范,实现边坡工程地质可视化的可行性。鉴于X3D灵活的场景交互和对复杂NURBS几何造型的支持,实现基于X3D的边坡工程虚拟现实场景的实时动态可视化、虚拟现实场景对象的可视化交互式查询。以锦屏一级水电站左岸边坡工程为例,给出三维地质虚拟现实可视化在边坡开挖进度模拟和地质超前预报、边坡地质条件可视化查询、边坡安全监测断面地质条件解析、边坡安全监测系统可视化查询和综合分析等方面的应用,为三维地质虚拟现实可视化方法在其他工程领域的应用拓展提供参考。     

GNSS定位技术在营运高速公路边坡变形监测中的应用

为满足营运高速公路边坡监测的实时性,基于GNSS卫星定位系统开发了适用于边坡变形监测的北斗+综合智能监测云平台。该平台具有多源多维信息智能展示与可视化交互功能,良好的人机交互界面,可扩展性强,能存储、分析与管理现场监测设备实时回传的信息,实现从前端数据采集到监测结果显示的全流程智能化。将该平台应用于江罗高速公路某路堤边坡,监测结果与现场检查情况都表明,该路堤边坡目前处于相对稳定状态,后续依托自动化监测设备和监测云平台可持续对该边坡进行有效监测,为GNSS定位技术在营运高速公路边坡变形监测的应用提供工程参考。     

反倾层状岩质高边坡开挖变形破坏机理研究

在龙滩工程工程地质条件、地应力测试和试验洞变形监测结果综合分析的基础上,建立了地质概化和边坡施工开挖模型。以监测信息为基础,假定初始地应力场近似符合线性分布,采用二维显式有限差分法对龙滩工程左岸进水口边坡1-1剖面进行了自重平衡和开挖施工的模拟。由分析获得了反倾层状岩质高边坡临界节理发展、节理张开度和变形等边坡破坏因素之间的规律。通过对开挖到480 m平台和313 m平台时情况的对比分析,找出了开挖对边坡破坏的影响,即会使临界节理发育和节理张开尺度增大。通过离散元程序(UDEC2D3.1)对边坡开挖的模拟分析,客观评价了边坡的稳定性及其可能的破坏形式。     

关于边坡工程的信息分析方法及综合方法系统的研究

以工程地质力学综合集成方法论（EGMS）为基础,对边坡工程的信息分析方法及信息综合方法系统进行了研究。研究的主要目的有两个：第一,在理论上,重点发展不足的信息综合方法,以建立起边坡信息分析方法系统和边坡信息综合方法系统;第二,在实际应用上,发展实用方法和技术,为边坡工程的动态设计和信息化施工服务。结合工程实际应用,重点讨论了如下4种分析和综合的方法：（1）数值信息分析法针对五强溪水电站船闸边坡计算了一个二维有限元剖面,模拟了分步开挖过程对应力场和变形场的影响;采用三维有限元的计算,分析坡体中不同剖面…     

高边坡体稳定性三维监控系统优化研究

高边坡稳定性三维监测系统的合理布置可提高边坡体监测的可靠性,在确保边坡安全稳定的同时节省工程监测成本。基于最优控制理论的基本原理,通过三维数值模拟,在预应力锚索加固优化的基础上,提出了一种预应力锚索监测系统和测斜仪的综合优化布置方法,以实现边坡加固和预应力锚索监测系统与测斜仪的联合监测预警,并依托广东某高速公路的边坡工程进行了优化设计。结果显示,此种优化方法能合理利用材料和空间、控制工程费用,并有效防止重复监测、漏测等现象,令监测区域最大程度地覆盖边坡体,实现边坡体的有效监测。     

韩家垭滑坡数值仿真模拟

以襄十高速公路韩家垭滑坡为工程背景 ,开发计算机仿真系统设计平台。该系统平台构建滑坡区域所处的地理环境、位置、地形地貌、公路等的虚拟世界 ;建立三维地形地貌、水文、地质模型和治理措施的数据库实时查询系统 ,提供对三维模型的全方位观察、空中俯瞰的视觉效果 ;模拟了边坡失稳的动态过程和结果。为高速公路的边坡和滑坡设计、治理提供了重要的技术支撑     

边坡安全分析及监测技术在锦屏一级水电站工程中的应用

针对锦屏一级水电站右岸开挖高度达125 m的高线混凝土系统开挖边坡的大量监测资料,结合工程地质、开挖和加固处理影响因素,分析了边坡的稳定性;对开挖边坡的滑块破坏模式及加固效果进行了全面分析,并应用图形用户界面技术对边坡表面变形特征进行了分析。研究方法对正确分析边坡加固工程和边坡变形监测具有较好的参考价值。     

广州龙头山隧道数字地层技术研究

在龙头山隧道数字化工程数据库的基础上，进行了基于三棱柱体的三维地层建模技术、数据库连接技术、隧道纵横断面自动剖切及监测信息集成技术等方面的研究，指出及时掌握隧道穿越地层的信息，以便于隧道的开挖。     

十巫高速路基滑坡成因分析及处治措施

位于鄂西北十堰市西南部的十巫高速公路路基深切开挖边坡,通过施工边坡表面的变形监测显示,路基中线形成裂缝且坡面多处开裂、变形明显,甚至出现大面积滑坡。结合工程实例,从地形地貌、地层岩性、水文地质及滑坡形态等方面分析,同时综合采用剩余下滑力法和数值模拟法计算滑动面的强度指标,计算并评价了滑坡稳定性,解释了路基边坡的变形破坏特征及机制,提出了结合防排水措施的综合处治措施,其抗滑、抗倾覆稳定系数均在1.30以上,满足规范要求。     

激光测距在边坡监测中的应用及其修正

激光测距系统通过无线数据传输模块的信息中转来完成对边坡工程的全自动化监测,相较于传统的边坡工程监测仪器,其在精度、成本和稳定性上均有一定的优势。文章在分析激光测距系统的原理基础上,对其测量中产生的误差进行分析,并将其应用于某高速公路1#边坡的定点监测。通过将其数据与同时期工作的全站仪的比较,表明激光测距系统适用于边坡工程的长期定点监测。     

基于三维TGIS的高速公路综合信息管理系统

依托三维TGIS技术,建设一个多维地理信息综合管理平台,融合多个系统的应用和数据,可消除系统间的"信息孤岛"效应。同时,依托三维TGIS系统平台,提出基于二三维一体化的建设思路,建立河北省高速公路三维电子地图的关键技术,总结编制相应的技术规范、接口规范、平台安装和数据更新规范;介绍基于三维TGIS技术的高速公路综合信息管理平台功能,如路网基础数据管理、视频监控、交通综合监控等功能的设计开发等。     

路堑边坡施工过程中后缘变形演化分析

在路堑边坡施工过程中,研究边坡后缘的变形趋势可以较早地提供整个边坡的变形的信息,对整个施工过程有实际的工程意义。基于数值模拟和现场监测结果,以漳州招银疏港高速公路A3标边坡(ZK14+165)为例来探索在施工过程中路堑边坡上缘的变形演化过程。结果表明:1)除了新开挖平台由于卸荷引起的变形以外,边坡上缘是产生变形的主要区域;2)随着开挖施工的进行,上缘变形越来越大,靠近开挖面处最大;3)变形发生在坡顶以上10m左右的范围内(针对此开挖高度为38.8m的路堑边坡),变形区域由上缘坡面到开挖面近似螺旋曲线的形状。     

空天地一体化地质灾害监测体系建设及应用研究

铁路工程区域地质灾害风险将长时间、多形式存在,对区域社会经济发展和重大工程建设构成威胁。构建全面感知、真实分析、实时控制的地质灾害闭环控制体系,建立基于InSAR“空基大范围监测”+LIDAR“天基区域监测”+物联网传感器“地基点监测”的工程区域边坡、防护工程和大邻构筑物的空天地一体化的自动化监测预警体系。建立空天地一体化监测预警海量数据处理技术及三维可视化平台,利用WebGL、WebGIS、GPU并行处理和可视化技术,开展灾害海量数据处理与优化技术研究。研发地质灾害监测预警综合管控可视化平台,实现研究区地形地质等基础信息、倾斜模型等快速调用与展示。     

抗滑桩加固斜坡软土稳定事故原因分析及处理措施

对在边坡饱和软土上路堑开挖施工过程中出现的边坡滑坍、抗滑桩失稳和混凝土护壁破坏等工程事故进行了系统全面的分析探讨；根据边坡饱和软土特殊的工程地质情况，结合工程实际，提出了相应的加固、处理综合技术措施。     

砂泥岩互层区超深锚碇基坑施工技术与变形监测

悬索桥重力式锚碇基坑具有开挖体量大、深度大等特点,依据桥址区的地质情况,选择适宜的基坑开挖、支护、降水技术方案,并进行基坑监测,对确保基坑施工安全至关重要。新田长江大桥南岸锚碇基坑位于砂泥岩互层地层中,岩面倾斜,且红层泥岩是典型的软岩,属于诱发边坡失稳的不利因素。鉴于工程地质的特殊性和相关工程经验匮乏,依托新田长江大桥南岸锚碇基坑工程,总结了砂泥岩互层地质超深锚碇基坑的放坡开挖技术方案,探讨了监测方案并分析了基坑边坡变形监测成果,发现了基坑边坡变形具有突变性和长期蠕变性特征,突变位移是导致边坡变形的主要因素。     

岩质边坡开挖及支护有限元模拟与分析

以岩质边坡为研究对象,结合相关工程资料,对岩质边坡岩体的稳定性以及破坏形式等内容进行了综合分析,并运用ADINA软件建立三维弹塑性有限元模型,对边坡的开挖和加固过程进行动态模拟,系统地研究开挖及支护过程中边坡岩体的变形、应力特征以及边坡的整体稳定性。     

节理化岩质边坡开挖稳定性分析及支护方案设计

以庄盖高速公路K56+356处岩质边坡处理工程为依托,充分考虑渗流作用,利用建模软件(PGEN)和离散元软件(3DEC)建立真实的岩质边坡三维数值模型,分析各阶梯开挖后岩质边坡的稳定性,结合自编的slope consolidate软件计算锚固力和锚杆数量。分析结果表明:在不采取任何支护措施的情况下,边坡开挖到第四阶梯时,整体沉降量较小,边坡稳定性保持较好。继续开挖,部分块体将发生剥落、滑移等现象,最终导致边坡整体失稳破坏。为了保证工程的正常进行,提出在第四阶梯开挖完成后对边坡进行锚杆加固,在第五阶梯、第六阶梯边开挖边支护的加固方案。     

厦门翔安海底隧道数字化建模技术

围绕厦门翔安海底隧道工程，首先在总结当前三维地层建模理论与方法的基础上，建立该工程的三棱柱地层实体模型。该模型将地质勘察钻孔数据离散为点源信息，采用Delaunay三角化算法对钻孔点的平面点集进行二维构网，由网格节点之间的联接关系所确定的钻孔之间的联接关系将钻孔连接成地层的三棱柱体表达，该模型体现便于存储、快速可视化和便于空间分析等优点。然后在三维图形平台上进行了隧道及附属设施的三维建模。最后在此基础之上实现基于数字模型的信息查询、地层剖切、地层开挖等空间分析功能。     

一处运营高危边坡的治理工程实践

以京港澳高速公路粤境某边坡治理工程为例,通过变形监测、表面变形迹象巡查及稳定性计算等方式研究了边坡稳定性状态,综合考虑边坡变形原因、加固效果及其对高速公路运营安全的影响,确定了边坡优选加固方案,并介绍了端头锚固新型预应力锚索技术、抗滑桩竖向预应力加固技术等在边坡加固治理中取得的良好效果,以供类似工程参考借鉴。