黄土高边坡三维最危险滑裂面搜索预测系统的研究与实现

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:a327581460
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我国自从实施改革开放政策以来,社会主义经济建设得到了极大的推动和发展,各种工程建设方兴未艾,但是工程范围的不断深入与扩大,在很大程度上影响了我国各个地区的生态平衡,迫使当地的环境气候条件变得更加脆弱,自然灾害的发生概率进入了一个高峰期,破坏程度也越来越大,特别是从2000年我国实施西部大开发战略以来,受到我国西北及西南地区的山地地形限制,工程建设过程中也出现了许多工程边坡,再加上这一地区具有非常特殊的岩土构造及气候条件,因此,在工程建设中常常会发生边坡失稳事件,甚至诱发黄土滑坡,破坏基础设施工程建设,甚至威胁人民生命财产安全,阻碍我国西部地区经济发展,滑坡预测预报研究迫在眉睫。   目前,我国滑坡研究取得了丰富的研究成果,广泛涉及岩土、地质、地理等多个研究领域,并且通过实地考察、现场检测等手段,不断积累了丰富的滑坡统计数据。近些年来,随着计算机技术的飞速发展,该研究领域的众多研究学者开始结合多种计算机实现手段以及数值分析、遗传算法、神经网络等理论,经过不断的努力与研究,逐渐获得了更加准确、更加多样化的稳定性分析方法,极大的推动了我国滑坡预测预报的研究工作。   本文的研究课题正是来源于横向协作项目,即《黄土高边坡地震失稳机理研究及稳定性预测》。该项目为地震行业专项基金项目,通过全面分析我国西北黄土高原地区诱发滑坡的多种影响因素,重点考虑了地震因素诱发黄土滑坡的动态机制,同时以实测数据为基础,总结得出了我国黄土地震滑坡的几何统计特征和物理力学性质,并且利用三维数值模拟的方法,构造出了一种简化的三维滑坡模型,经过遗传搜索算法处理,建立了一套《黄土高边坡三维最危险滑裂面搜索预测系统》。   本人重点负责该项目的软件组工作,在熟悉项目核心思想的基础上,充分查阅了国内外的相关文献,并相继开展了以下几项工作:   1.考察学习近些年来我国西北部黄土高原地区的地震滑坡相关文献记录,总结得到了我国黄土地震滑坡典型的几何特征与力学性质。   2.查阅相关文献资料,对比分析滑坡研究中常用的几种模型,归纳各个模型的优缺点,参考黄土地震滑坡所特有的一些几何形态,以及相应的数理统计特征,设计并编程实现了新型的三维黄土滑坡模型。   3.理解掌握“归一化三维矩阵”的核心思想,利用均匀分布的格网来描述三维滑坡模型,格网点的高程值作为属性数据参与滑坡稳定分析与遗传算法处理。   4.分析比较当前滑坡研究中常用的几种稳定性评价方法,结合地震作用下黄土滑坡的特殊动态机理以及计算机编程实现的难易程度,确定采用条分法来计算每个滑坡的稳定性系数,并以此为作为遗传搜索过程中优胜劣汰的标准。   5.深入理解学习遗传算法的核心思想,随机产生一系列有可能的三维滑坡并进行“自身变异”和“相互杂交”,生成新的滑坡种群,然后以稳定系数值为标准,进行优胜劣汰的遗传循环。经过若干轮循环,可以逼近相应条件下稳定性系数最小的三维最危险滑裂面,从而实现任意黄土高边坡的稳定性评价。   6.参与设计《黄土高边坡三维最危险滑裂面的搜索预测系统》的用户界面,确定该系统的功能模块的划分。
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