滑坡治理方案的计算机辅助设计系统_Slope_CAD_的开发与研究.docx

滑坡治理方案的计算机辅助设计系统(Slope- CAD )的开发与研究许强, 黄润秋, 巨能攀, 林峰(成都理工学院, 四川 成都 610059)摘要: 本文简要地介绍了 “滑坡治理方案的计算机辅助设计系统(S lop e- CA D ve r sio n 110) ”总体框架、 基本思路、基本操作步骤以及其主要功能。 滑坡治理方案的计算机辅助设计系统(S lop e- CA D )采用面向对象的程序设计语言和交互式图形处理技术开发。 该系统具有交互式建立滑坡体地质模型、 对滑坡体进行自动条分、 自动采集各条块稳定性计算时所需参数以及智能化配筋等特点。利用 S lop e- CA D ,可以轻易地完成从滑坡体地质模型的建立→滑坡体稳定性计算→治理方案设计整个工作流程。通过对多个滑坡实例检验结果表明,S lop e- CA D 具有建模简单,操作方便, 集成化程度高, 自动化和智能化程度高, 分析计算结果可靠, 输出设计图纸方便快捷等优点, 具有较大的推广应用价值。关键词: 滑坡; 计算机辅助设计; 交互式; 斜坡稳定性;治理中图分类号:P 64212; T P 39文献标识码:A我国是一个地质灾害频繁发生的国家, 尤其是西南西北地区, 特殊的地域环境 (青藏高原的东部) 和 地质条件, 致使地质灾害肆虐。据不完全统计, 我国 仅滑坡、崩塌等崩滑地质灾害所造成的直接经济损失每年就在 200 亿元人民币以上。并且, 随着近年来人类工程活动的深度和广度的不断增加, 上述统计数字 还在呈加速增长的趋势。然而, 与发达国家相比, 目 前我国对地质灾害的预测预报和防治方面的技术手段和方法还比较落后, 尤其缺乏一种对突发性崩滑地 质灾害事件作出快速反应的技术和手段。就目前的研 究水平而言, 如果在某个地方突然发现一个潜在危险 性很大的地质灾害, 在野外现场很难快速的计算出地 质灾害体的方量、稳定性状况, 和对变形演化趋势作 出及时预测预报, 当然更谈不上在现场设计出治理方 案了。为了改变上述现状, 近年来成都理工学院“地 质灾害防治与地质环境保护”国家专业实验室在地质 灾害的预测、 评价及防治处理方面投入了大量的精 力, 取得了较为丰硕的研究成果。例如近两年来开发 的 “滑坡治理方案的计算机辅助设计系统 (S lop e- CA D ve r sio n 110) ”便 是 这 些 成 果 中 的 一 个 代 表。 S lop e- CA D 采用流水线作业方式, 将地质模型的建 立、斜坡稳定性计算和治理方案设计等多道工序融为 一体, 使前后有机地衔接, 减少数据的重复输入, 大大地节省了时间, 提高了设计效率。 更为突出的是,该系统采用面向对象的程序设计和交互式建模技术, 使地质模型的建立变得异常简单和方便; 此外, 该系 统所特有的坡体自动条分、条块参数的自动采集以及 智能化配筋等功能, 使该系统真正达到快速、 实用、 好用的境界。1系统结构及总体思路图 1 为 S lop e- CA D 的总体结构。 该图表明,从总体上讲, S lop e- CA D 主要包括三大子系统: 地质体建模系统 (图 1 的 (1) )、 斜坡稳定性分析系统 (图1 的 (2) ) 和滑坡治理方案的计算机辅助设计系统 (图 1 的 (3) )。地质体建模系统的主要功能是采用交 互式的方法建立滑坡体的几何模型, 在此基础上, 通 过对组成滑床和滑坡体的各岩性结构、滑动面以及地 下水位线的“识别”和赋予相应的物理力学参数, 将抽象的几何模型变成“有血有肉”的地质实体, 为下 一 步的稳定性计算和治理设计提供基本依据。斜坡稳收稿日期:基金项目:2000202225; 修回日期:国家“九五”攻关 (96-2000207203913- 06- 01) 和国土资源部地质行业科技发展基金资助项目 (959626)许强 (1968—) , 男, 博士, 副教授, 地质工程专 业, 发表论文近 40 篇, 合著专著 3 部.作者简介:中国地质灾害与防治学报34ZHON GGU O D IZH IZA IHA I YUFA N GZH I XU EBA O2000 年定性分析系统是在地质体建模系统的基础上, 首先采用一定的规则对坡体进行条分, 并采集各条块的物理 力 学参数 ( 如条块的重力、 滑面和条间的 C、 Υ值 等) , 并采用各种斜坡稳定性分析方法 (一般极限平 衡分析法、毕晓普法、传递系数法等) 计算坡体的稳 定性系数, 同时根据设计安全系数, 计算坡体的剩余下滑力。滑坡治理方案的辅助设计系统主要是根据稳 定性系数和剩余下滑力的计算结果,