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我国是一个有复杂地质条件,构造活动频繁的国家,突发性地质灾害如崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝等频繁发生。受极端天气的影响,我国人民的生命财产及国民经济发展近年来遭到严重破坏。2012年7月21日,北京城遭遇61年以来最大暴雨,总体达到特大暴雨级别。暴雨引发房山地区山洪爆发,拒马河上游洪峰下泄。截至7月22日17时,暴雨洪涝灾害造成房山、通州、石景山等11区(县)12.4万人受灾,全市受灾人口190万人,据初步统计,全市经济损失近百亿元。据调查统计,目前全国约有地质灾害隐患点近24万个,威胁人口1359万。地质灾害已经对人民生命财产安全和社会经济发展带来重大影响。为减少或避免地质灾害给国家和人民带来的损失,结合目前快速发展的科学技术,加强地质灾害防治工作,科学有效的地质灾害信息综合管理及监测预警系统的建设有其重要性和紧迫性。地质灾害数据具有时空性、多源性、多尺度、多分辨率、多时相性等特点,这些特点要求地灾防治工作要在较大范围的地域里开展,给工作人员的工作和沟通带来了很大的困难。经过几十年的发展,数值模拟技术在计算机的支持下已经应用到了许多专业方面,并发挥了很重要的作用。将地质体模型与地质灾害监测预警相结合可以解决地质灾害防治工作中沟通难的问题,有利于地质灾害防治工作的高效率进行。本文研究针对上述地质灾害防治的发展需求与现存问题,从数值模拟技术的方法原理出发,构建地质体数值模拟模型,并在地灾平台上加载实现,对现有地质灾害信息综合管理平台的监测预警功能进行完善。通过对数值模拟技术的研究,使数值模型与地质灾害监测预警平台的结合成为可能,为防灾、减灾和救灾提供科学直观的辅助分析决策手段,对提升地质灾害防治工作的信息化水平具有积极意义。本文研究工作主要包含以下几点:(1)针对现有平台架构及相关技术的分析研究。(2)在数值模拟技术方法原理的基础上,研究有限单元、有限差分两种数值模拟方法。(3)通过对地质工程、岩土工程中地质力学方面的研究,建立三维地质体模型。(4)三维地质体模型在地灾平台的应用设计实现。(5)三维地质体模型加载到地质灾害信息综合管理及监测预警平台上,完善平台的监测预警模块。建立在创新性研究工作的基础上,本文取得的创新点和主要研究成果有以下几点:(1)提出了一种基于地质灾害监测预警平台的地质体数值模型构建方法。目前在地质灾害监测预警中应用数值模拟技术是比较少见的,地质体数值模拟模型可以科学、合理地模拟展现灾害发生的机理,而且地质体数值模型可以从不同角度观察三维体。文章在ANSYS软件的支持下,使用有限单元法实现三维地质体数值模拟模型的构建,并且通过多学科的结合应用,实现与地质灾害监测预警平台的结合,既能够满足用户的需求又符合实际应用,具有重要的意义。(2)利用数值模拟技术构建了不同的地质体模型。在研究分析了大量的数值模拟方法的基础上,文章首先介绍通用的数值模拟方法,进而比较有限元法与有限差分法的优缺点,最终确定采用目前主流的有限元法对地质灾害进行数值模拟。文章采用三种方法进行有限元数值模拟分析,有一定的对比性。数值模型为地质灾害的监测预警提供支持,并在模型基础上进行一定的计算和分析。(3)三维地质体模型加载到地质灾害信息综合管理及监测预警平台上,完善了地质灾害信息综合管理平台的监测预警功能。建立地质体模型之后,通过一定的技术把模型嵌入到地质灾害监测预警平台上,实现三维地质体数值模型在平台上的展示,充分显示了G/S模式支撑下的地质灾害监测预警平台与数值模拟技术结合进行监测预警的优势,在一定程度上有效克服了监测预警中科学观测与数值模拟模型各自单独应用所存在的局限性。