湘西高速公路滑坡监测关键技术及监测信息系统研究

摘要

多条高速公路分布在湖南省的西部地区，并且这些滑坡类型繁多，地质条件以及气候条件复杂，因此滑坡灾害对于人们生活和生产的影响最为直接、危害最大，高速公路滑坡灾害的监测预报研究是湖南省交通建设中急需解决的重要课题之一。
　　本文以湖南省西部地区地质背景为基础，充分研究了高速公路滑坡灾害的具体特点，结合高速公路实际需要，以监测预报的完整过程为主线开展研究，采用现场试验、理论研究等手段，建立滑坡灾害在高速公路中的监测预报完整技术，包括了以下的研究内容和成果:
　　(1)全面系统地研究了湘西区域滑坡灾害，特别是高速公路滑坡灾害的地层、构造、地形地貌，综合分析了开挖诱发型滑坡的共同特点。形成了湘西高速公路滑坡监测的主要关键技术。包括主要监测方法、常用仪器以及数据的获取技术。总结、对比了适合湘西特点的高速公路勘察设计、现场施工、通车运营阶段的滑坡监测设计要点，可以推广应用于其它相似特点区域的生产实践。
　　(2)在实际应用中开发出了集成GPS的多传感器滑坡立体自动监测系统。数据采集仪自动采集监测仪器传感器的数据之后存储于数采仪的存储单元内，数采仪与DTU传输单元连接后借助于GSM卡GPRS功能将存储单元内的监测数据通过Internet网络远程传输到数据处理中心并存入计算机内，实现了实时监控的目的。
　　(3)提出了一套在西部地区较为适用的高速公路滑坡灾害危险性区划的基本理论和方法，包括评价范围和评价单元的确定、评价指标体系的建立、评价模型的选择、评价结果的检验和可靠性分析等，为西部地区高速公路滑坡灾害危险性区划与预测提供了基础和依据。提出通过“灾害类型及成因机制分析→主控因子分析和定性类比分析推理→数学模型分析→综合评价”的思路，对滑坡灾害危险性进行综合分析和评价。
　　(4)构建了基于卡尔曼滤波法的监测数据分析模型和程序，可以有效降低监测数据噪声对监测结果的影响。将位移监测数据划分为六种类型:“D”型、“B”型、“r”型、钟摆型、“V”型和复合型;分析了每种曲线类型所对应的滑坡特征;用曲线拟合技术对监测数据定量描述。构建了基于灰色系统理论的预测模型，在少数据量的变形预测模型方面具有较大的优势，并成功应用于怀通高速滑坡监测。
　　(5)构建了“基于GIS的高速公路滑坡灾害监测预报系统”平台，实现了滑坡灾害安全管理、监测图表处理、预测预报分析、滑坡灾害区划及灾害信息的（实时）检索与查询，并应用ArcGIS的ArcServer/ArcIMS技术发布到互联网上实现了动态网页浏览。