基于GIS技术的全国地面塌陷灾害危险性评价

本文运用GIS的缓冲区、叠加、空间分析等功能,从地貌类型、碳酸盐岩类型、水文地质条件、人类活动及土地利用因素方面,对以岩溶塌陷和采空塌陷为代表的中国地面塌陷灾害危险性进行评价.其中模型中各影响因素的权重值主要是通过层次分析法来确定;而影响因素中的分类值则是地面塌陷点的分布概率.评估结果表明,地面塌陷极高危险区主要分布在中国的广西、贵州、云南,其次是湖北、湖南、重庆、四川、陕西.     

基于三维地质结构模型的北京东城区地面塌陷成因分析

本文通过收集近年来北京市东城区地面塌陷实例,并通过钻孔等资料建立了该区的三维地质结构模型。利用模型分析了该地区地面塌陷事故发生的地质原因,提出了人工填土层不均匀沉降、砂质粉土层发生流砂,是塌陷发生的主要地质因素,降雨和地下管线渗漏是外在诱因。     

基于GIS广州市主城区地面塌陷危险性评价

地面塌陷是珠江三角洲城市地质灾害的主要类型之一。广州市主城区地面塌陷频繁发生且损失严重。采用信息量数学模型与GIS技术结合对其地面塌陷灾害进行危险性评价。选取了断裂构造、地壳稳定性、第四系覆盖层厚度、基岩岩性、地下水动力条件、地表人类活动强度和地下活动强度等7个指标中的21个变量构建了危险性评价指标体系,应用ArcGIS软件参与了数据的采集、管理、分析和评价结果表达等过程,将广州市地面塌陷灾害危险性分为极不稳定级、不稳定级、次不稳定级、基本稳定级和稳定级5个等级,极不稳定级主要分布在主城区西北角,次不稳定级分布面积最广。研究结果表明:复杂的地质环境和剧烈的人类活动相耦合,加剧了地面塌陷的发生。     

基于GIS的库岸滑坡滑速计算方法

结合GIS(geographic information systems,地理信息系统)的空间数据处理能力,将潘家铮法从二维扩展到三维,提出一个基于栅格柱体单元的库岸滑坡滑速计算方法。建立了基于栅格柱体单元的三维滑坡滑速计算分析模型,给出了模型参数在GIS中的空间计算表达式。其次,通过对计算模型进行受力分析,结合牛顿运动定律,选取了沿滑体滑动方向和垂直方向来建立动力平衡方程,从而求解三维滑坡滑速。在GIS中开发出一个三维滑坡滑速计算扩展模块,并通过实例与潘家铮法所得结果进行对比。结果表明,该方法比潘家铮法计算的最大速度结果大15.2%,比启动加速度结果大32.8%,比达到最大速度的滑动时间短1 s。     

基于权重反分析的岩溶地面塌陷危险性评价方法研究

为能快速、准确地对覆盖型岩溶发育区进行地面塌陷危险性评价,提出了基于权重反分析的岩溶地面塌陷危险性评价方法。该方法在确定岩溶地面塌陷主要影响因素的基础上,收集整理了唐山地区100个典型工程实例,进而采用权重反分析方法,求得了岩溶地面塌陷各主要影响因素的权重,并建立了岩溶地面塌陷危险性综合评价的评分表。权重反分析结果表明,选取的5个主要因素的权重分别为：岩溶发育程度0.338、第四系底部隔水层隔水能力0.255、覆盖层厚度0.186、基岩水水位埋深0.174、距断裂距离0.047,采用新建立的评分表对100个工程实例的评价结果显示,其评价的正确率达到99%,证明该表具有良好的可行性与有效性。此外,该评分表具有评价因子易于获取、评价过程简单易懂等特点,可准确、快捷地对与唐山岩溶发育区相似区域的岩溶地面塌陷危险性给出评价,因而值得推广和应用。     

地面核磁共振测深方法在武汉市岩溶地面塌陷探测中的应用研究

岩溶地面塌陷是隐伏岩溶区常见的地质灾害类型之一,是制约武汉市城市规划和建设的重大地质环境问题。地下水对岩溶地面塌陷的形成和发展发挥着至关重要的作用,地面核磁共振测深方法是目前唯一直接探测地下水的地球物理方法,对地下水探测具有独特优势。本文介绍了地面核磁共振测深方法在探测岩溶塌陷区地下含水层方面的潜力,并在武汉市岩溶塌陷区内外开展了探测实验,结果表明:地面核磁共振测深反演的含水量参数可辅助划定含水层顶底板埋深,确定含水层厚度,并量化含水层富水性特征;弛豫时间参数指示了含水层孔隙度大小,可为岩溶发育程度、岩溶裂隙充填情况等提供参考。结合钻孔资料,验证了地面核磁共振测深方法在岩溶塌陷区地下含水层探测中的可行性。      

基于BOFDA的地面塌陷变形分布式监测模型试验研究

地面塌陷变形作为一种分布广泛的地质灾害已成为目前城市发展中亟待解决的一个问题。文章使用布里渊光频域分 析（BOFDA）技术对地面塌陷变形进行分布式监测模型实验研究。利用自制的地面塌陷物理模型,对不同类型、不同厚度 土体在塌陷过程中的变形进行分布式光纤监测,并对其试验结果进行对比分析。结果表明：基于BOFDA分布式光纤传感技 术可有效捕捉到地面塌陷变形的发生和发展过程,并较为准确地反映出地面的塌陷变形规律。研究结果为该技术在地面塌 陷变形监测的推广应用提供一定的参考依据。     

基于光纤传感的石膏矿地面塌陷监测预警系统

近年来,江苏省邳州市北部石膏矿区发生了20多起采空塌陷灾害。由于传统的采空区地表土体变形监测方法均难以满足采空区地面塌陷监测超前预报的要求,为解决石膏矿区采空塌陷监测预警机制缺乏的问题,邳北石膏矿区开展了基于光纤传感技术的监测预警工作。根据前期调查分析和数值模拟等成果推导石膏矿地面塌陷机理,并采用光纤传感器对采空区上覆松散层底部含水层地下水位动态监测、深部岩土体位移监测及微震监测。在监测过程中,当水位变动幅度、岩土体位移突然超出正常波动值时或接收到较强震动信号时触发报警,在地面塌陷发生前期进行有效的预警,为防灾减灾工作提供充足的准备时间。通过监测预警工作的实施,验证了这些监测预警手段的有效性,可以为矿区地面塌陷地质灾害的监测、预报以及防治提供数据基础与科学依据,也可为石膏矿和其它类似条件的地面塌陷地质灾害防治和监测预警工作提供参考。     

基于岩溶水动态的岩溶地面塌陷预测预报方法

由于突发性、影响因素多样性等特点,岩溶地面塌陷的预测预报目前只能做到区域上的危险区划定,而不能实现危险区内何时、何处发生塌陷的预测预报。已有岩溶地面塌陷调查结果表明,岩溶地面塌陷的发生是有前兆的,即附近水井会提前出现水位波动大、水浑浊等现象。本文据此提出了建立健全岩溶水监测网络,对岩溶水位、水量、浊度及主要化学组分等指标进行实时动态监测,结合岩溶水流向等参数,实现短时间（数小时至数日）、小范围（小于监测网络间距）的较高精度岩溶地面塌陷预测预报的方法,并以山东省莱芜市孟家庄地区为例做了简要说明。      

基于GIS边坡稳定三维极限平衡方法的开发及应用

由于GIS强大的功能从一般的数据存储到复杂的空间分析及图形显示,在岩土工程分析中亦必将成为一个常用工具。本文研究基于GIS栅格数据和4个边坡稳定三维极限平衡模型,开发了一个GIS扩展模块用于边坡三维安全系数计算。考题和实例计算表明了该模块的正确性和便利性。     

山区地面辐射场和温度场的计算方法研究

本项目研究主要完成以下三方面的工作: 一、提出一个计算山地小地形参数(平均坡向、坡度和地形遮蔽角)的通用计算机模式。该模式采用的差分格式为虚拟次网络二维差分格式,输入参数为所研究区域网络化的海拔高度资料,输出结果为每个格点的坡向、坡度及任一方向的地形遮蔽角。曾利用十万分之一地形图(等高线间距为10米)对安徽境内大别山南段赵公岭山区3.5×3.0km~2面积进行试验(网络距取100m×100m),证实模拟地形参数与实测结果比较一致,显示出模式具有较强的模拟能力和客观性的优点。     

基于因子分析的GA-E LM模型岩溶地面塌陷预测

岩溶地面塌陷是多种因素共同作用的结果,具有隐蔽性和突发性的特点.为了快速、准确地对岩溶地面塌陷进行预测,提出了一种在因子分析的基础上利用遗传算法(GA)优化的极限学习机(ELM)岩溶地面塌陷预测模型.选取8个岩溶地面塌陷影响因素,利用因子分析提取5个公因子,然后输入GA-ELM模型进行预测.利用20组实例作为样本进行学...     

上海中心城区地面塌陷的风险区划研究

上海市地处长江三角洲冲积平原,黄浦江和苏州河流经中心城区,特殊的地理环境与沉积环境使得浅部砂层发育,伴随着城市建设向深度与广度的不断推进,加之中心城区地下管线的老化渗水,使得流砂风险加剧,进一步引发地面塌陷。本文在识别地面塌陷灾害关键要素的基础上,从危险性和易损性两个方面构建地面塌陷风险评价指标体系,进一步分析②3层粉性土分布与特征、地下管线结构性缺陷及地下空间规模,通过模糊评判模型对危险性要素及易损性要素进行量化评估,对上海中心城区地面塌陷的风险进行区划研究。其成果为地面塌陷隐患区域建立实时监测网提供技术支撑,对国土资源管理、城市建设、重大市政工程和环境保护提供决策依据,并为国内地面塌陷防治和风险管控提供示范。     

基于GIS的复杂形状基坑土方量计算方法研究

目前土方量计算有几种非常成熟的方法,但是它们各有相应的数据输入方法和一定的适用条件,各有优缺点.如何借鉴这些方法的优点,找出一种数据兼容更强、适用范围更广的方法来快速地计算土方量是工程中面临的一个问题.继承应用最广泛的格网法的原理,采用前沿的GIS技术,提出了基于GIS栅格数据的土方量计算方法,使方格网能够根据要求的精度随意切换,从而快速准确地计算出土方量,同时研究中讨论了方格大小对精度的影响.     

基于GIS对岩溶塌陷预测及评价的方法

根据GIS强大的数据综合处理功能及其在地质灾害预测与评价方面的应用,通过对岩溶塌陷的区域条件、影响因子、预测及评价过程的研究,建立了以GIS、RS、GPS组成的空间信息技术体系应用于对象的技术手段确定评价指标和体系,收集评价数据,结合评价信息的处理和提取,实施评价模型,划分岩溶塌陷度综合等级。此方法的思路与方法似值得借鉴。     

井下开采引发地面塌陷的定量评估方法--以新疆伊犁州煤矿为例

0引言矿层井下采矿工程引发的采空区地面塌陷是矿层开采普遍存在的环境工程地质问题,它对城市、交通、管线、水体运动会产生严重影响,对农村农耕地的破坏也不容忽视。据专家们统计:我国已经建有国有矿山8000多座,非国有矿山10万多座,年采掘矿石量达40亿t,由于矿产资源的开采,采矿塌陷严重,全国因采矿塌陷破坏的土地基数达400多万hm2[1]。矿层开采引发的采空区地面塌陷地质灾害危险性评估一直处于经验判断的阶段,其评估结论已经不能满足评估工作的要求,亟需结合矿山工程技术与环境地质知识来进行预测地面塌陷地质灾害的可能发生范围,使评估工…     

基于地面三维激光扫描的三峡库区危岩体监测

三峡水库周期性蓄水改变了岸坡内的地下水渗流场和应力场,降低岩土体的剪切强度,对库岸边坡、岩体稳定性影响很大。以往库区岸坡岩体形变监测主要通过设置固定点进行观测,难以发现岩体整体变化情况。地面三维激光扫描方法能获取岩体整体表面厘米精度的点云数据,具有无需接触目标、获取速度快、精度高等特点,非常适合库区高陡危岩体表面三维形变监测。以巫山箭穿洞危岩体为例,采用地面三维激光扫描方法对箭穿洞危岩体进行了为期2年（2017—2018年）共3期监测,以第一期观测目标周围稳定岩体数据为基准,对数据进行重叠点云迭代配准,点云配准精度优于±2.7 cm。针对箭穿洞危岩体在观测时段内的变化情况,构建危岩体区域的基准不规则三角网模型,以点到基准面最近距离法结合危岩体变化区间分析其变形。通过对比分析箭穿洞危岩体3期观测数据,发现相对于2017年,2018年箭穿洞危岩体左侧岩体有变形趋势;在库区蓄水阶段,危岩体局部多处存在明显凹陷变化,局部因蓄水影响发生约−0.03～−0.07 m变形。结果证明三维激光扫描技术在库岸高陡边坡形变监测中的有效性,为三峡库区高陡危岩体形变监测及地质灾害防治工作提供了参考。     

基于GIS的马家沟滑坡稳定性计算与分区

在对长江三峡库区马家沟滑坡表面、边界及钻孔信息提取分析的基础上,采用GIS空间插值及栅格计算,结合力学公式,对马家沟I号滑坡进行三维稳定性的计算和安全系数的分区。首先根据已知的两个钻孔滑移面信息进行空间插值,得到滑移面的初步形态; 再利用得到的滑移面与其余4个钻孔的地层信息比较,推测出其余4个钻孔的滑移面信息; 最后根据所有的钻孔信息插值得到整个滑移面的形态。在对比分析了确定滑移面空间形态的各种空间插值方法后,提出了基于少量滑移面准确信息条件下,采用径向基函数插值获得滑移面较为符合实际情况。不考虑栅格柱体之间的相互作用力,并假定滑坡体内地下水位与库水位一致,利用无限边坡安全系数计算公式,在ArcGIS栅格计算器中计算得到了马家沟I号滑坡的安全系数分区图。通过计算结果可以看出马家沟I号滑坡的不稳定区主要集中在滑体前缘,而较稳定区在前缘、中间以及后缘中间部位都有所分布; 并且随着库水位上升,边坡安全系数有一定程度的下降,特别是滑坡前缘可以被库水浸没的部分。进而可以划分出马家沟滑坡的重点防护治理部位,为马家沟滑坡的防治方案提供有价值的参考。     

基于GIS技术的三维矿山遥感可视化方法研究

以RS和GIS作为数据获取与分析处理的技术手段,对spot-5数据进行了图像的合成、几何纠正、融合和正射校正处理后,以ArcGIS作为数据平台,利用数字高程模型（DEM）,生成不规则三角网,对地形进行三维模拟,叠加遥感影像,制作了矿山遥感的三维立体遥感影像图。实践证明,三维遥感可视化的应用,对揭示矿山的空间分布规律、野外路线选取、野外验证工作困难的区域以及指导矿山生产实践都具有非常重要的现实意义,同时可以叠加矿权等矢量数据信息,实现多源数据的空间分析,为矿山遥感多目标监测工作提供直观、准确的数据,节省时间、减少成本。     

基于LBM-DEM细观数值模拟的水力诱导覆盖型岩溶地面塌陷发育过程分析

文章以水力驱动的覆盖型岩溶地面塌陷为背景,基于离散元方法和格子Boltzmann方法,采用Bouzidi插值反弹边界格式和动量交换法,建立一种可以从细观角度模拟覆盖型岩溶塌陷的二维格子Boltzmann方法—离散元方法流固耦合模型。在此基础上对承压水下降引起的覆盖型岩溶塌陷数值模拟开展了探索性研究。模拟结果表明：承压水位下降工况中地下水主要对隔水层岩溶开口处的颗粒产生影响,对土洞周围土体产生向下的作用力;土体颗粒的剥落容易造成土颗粒原位置和上方位置处水压的陡降,从而造成较强的水力坡降,使得地下水对内部颗粒作用力陡增,容易引起上方颗粒在地下水作用力和重力作用下失稳,导致从土体颗粒失稳至土层塌陷逐渐加速。研究成果对进一步从细观尺度进行水力驱动的覆盖型岩溶地面塌陷的发育过程与特征研究具有理论及实际意义。