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随着越来越多的工程兴建在岩溶地区,全国每年都因不同程度的岩溶危害而造成巨大的经济损失,甚至发生危及人们生命安全的重大事故。如何有效减轻岩溶危害、保证岩溶地区的工程建设顺利进行,成为急需解决的关键技术问题。所以,加强岩溶道基,桥基和隧道稳定性的分析和评价,采用经济合理的地基处理措施有重大经济意义和技术价值。
在此背景下,论文依托“乐广高速公路岩溶工程地质专题研究”科研项目,深入探讨岩溶地基评价数据分析处理、评价方法选择以及决策方案等一系列与岩溶地基评价有关的基本问题,总结分析岩溶地基评价理论与方法。以MAPGIS软件为开发平台,选用SQLServer2005数据库管理系统,利用VS2005作为开发工具,采用面向对象的可视化编程语言VC++,设计并开发基于GIS的岩溶路基/桥基/隧道评价系统。建立岩溶地基信息系统,针对地基危险段提出工程处理措施,并针对工程沿线桥基强危险段进行地拱跨越设计。初步实现岩溶地基评价的自动化和可视化,为岩溶地基评价提供一个实用工具,并为岩溶地基评价由理论走向实用提供技术支持。
1、主要研究内容如下:
1)查阅资料,分析探讨影响岩溶地基稳定性的基本因素;
2)收集、总结并深入分析岩溶地基稳定性评价的理论与方法,整理并选择岩溶地基评价模型;
3)研究GIS和MAPGIS二次开发技术,学习图形处理、空间分析和数据库嵌入;
4)依据软件工程学的标准,对基于GIS的岩溶路基/桥基/隧道评价系统进行整体设计,将整个系统划分为五个子模块来实现;
5)采用面向对象的方法,依次设计实现模块一(属性库管理系统)、模块二(图形库管理系统)、模块三(岩溶地基评价系统)、模块四(决策系统)、模块五(输出系统);
6)集成开发基于GIS的岩溶路基/桥基/隧道评价系统;
7)选取具有代表性的岩溶区域工程,对基于GIS的岩溶路基/桥基/隧道评价系统进行检验。
2、针对以上研究内容,本论文主要取得了以下研究成果和进展:
1)团队协作完成了3种梁型和28种不同拱型内力公式的推导;
2)本人依据《土力学》(地大版)提出了均布条形荷载作用下地基沉降计算的修正模型,被编者采纳。并将其应用于岩溶地基评价系统中的地基沉降计算,且系统同时可实现分层厚度不同时的沉降计算;
3)进行了路基、桥基溶洞顶板稳定性结构力学近似分析公式的推导;
4)在充分分析岩溶地基信息基础上,研究了SQLServer2005数据库开发技术,开发实现了本系统的属性库管理子系统,建立了岩溶地基信息数据库,充分管理在岩溶地基研究方面产生的庞大数据;
5)研究了在VS2005开发工具上采用MFC类库进行Windows程序可视化开发的技术,在此基础上开发实现了基于MFC类库的可视化的岩溶地基评价子系统,及其他子系统的界面窗口;
6)在以上工作中,体现了面向对象的设计、面向对象的编程、系统集成的思想。从用户的需求,总体目标原则的分析到系统总体架构,再到系统实施和系统测试,形成一个规范系统;
7)系统实现时,将基于GIS的岩溶路基/桥基/隧道评价系统划分为五个子系统:属性库管理系统、图形库管理系统、岩溶地基评价系统、决策系统、输出系统。这几部分由总控制模块有机结合在一起,辅以友好的人机对话界面。子系统通过数据接口完成数据交互;
8)属性库管理系统主要管理岩溶地基相关的属性数据,初步开发实现了属性数据管理、属性数据编辑二个子模块,提供岩溶地基属性数据的管理、编辑、修改、统计及分析等功能。最主要的是为岩溶地基评价子系统提供所需的基本属性库、标准库和方案库,同时也是图形库管理子系统、决策系统和输出系统的信息后台;
9)岩溶地基评价系统主要实现了以下功能:地基沉降计算、路基稳定性评价(抗弯、抗剪);桥基拱型设计(包括3种梁型、28种拱型)、桥基稳定性评价(抗弯、抗剪);隧道涌水量定量预测(包括地下水动力学法、地下径流系数法、大气降水入渗法、大井法、地下径流模数法五种计算模型)、隧道突涌水评价;
10)论文最后使用基于GIS的岩溶路基/桥基/隧道评价系统对乐广高速工程中的杨溪河大桥进行了检验性拱型结构设计,系统运行结果表明,系统实现了岩溶地基评价的自动化和可视化,为岩溶地基评价提供了一个实用工具,能够为岩溶地基的评价从理论走向实际应用提供技术支持。