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云南省公路边坡风险评价与监控预警技术研究
发布:admin 发布时间:2016-06-29 浏览次数:2822


 

一、立项背景

    本项目属交通部西部交通建设科技项目,研究期限2009年~2013年。项目重点针对云南高原山区公路边坡灾害监测、评价及防治技术展开研究,旨在提高云南高原山区公路工程的防灾减灾能力,具体需求如下:

    (一)云南省的地质灾害位居我国之首

    由于特殊的地质地理环境和复杂的地形地貌特征,云南是全国受自然灾害影响最严重的省份之一。

    (二)地震诱发的次生边坡灾害不可忽视

    云南地处亚欧板块与印度洋板块碰撞带东侧,地质构造复杂,构造运动强烈,是我国地震灾害特别严重的省份之一。2012年9月彝良地震就造成多条公路受损,影响抗震救灾工作的及时开展。

    (三)云南省公路边坡病害堪称全国之最

    据统计,云南高原山区高速公路边坡病害在建设期的治理费用占总投资的8~12%;运营期间损失也很大,仅近6年来云南省公路地质灾害损失就达75.6亿。

    (四)山区公路边坡病害治理问题突出

    1、工程地质工作薄弱、盲目地开挖边坡与弃方是导致大量边坡病害的根本原因;

    2、边坡病害防治设计施工存在极大的风险;

    3、边坡病害的监测手段缺乏,对灾情不能科学地预报预警,难以规避病害风险和科学管理;

    4、缺乏全面系统的总结研究。

    (五)云南省公路边坡病害防治形势严峻

    进入“十二五”,随着将云南建设成为我国面向东南亚开放的桥头堡战略的深入推进,云南将成为我国陆地交通建设的重点区域,公路建设面临的防灾减灾形势更为严峻,防治任务极为艰巨。

    综上所述,云南省公路边坡病害频发,防治形势严峻,急需开展针对云南公路边坡病害从评估→治理→监测→管理的综合体系研究。

二、研究目的

    云南省公路边坡病害频发,防治形势严峻,急需开展针对云南公路边坡病害从评估→治理→监测→管理的综合体系研究。本课题以云南省公路边坡病害为研究对象,开展边坡病害区划、边坡地震稳定性研究,提出实用的边坡病害防治技术,建立边坡风险评价及监控、预测、预报、预警等管理系统,以期为云南省公路边坡病害的防治、管理提供技术支撑,同时也可对我国其他地区的山区公路边坡病害防治进行指导。研究成果具备较强的现实意义与理论价值,推广应用前景广泛。

三、主要研究内容

    项目重点针对云南高原山区公路边坡灾害监测、评价及防治技术展开研究,属公路工程防灾减灾领域。

    项目主要采用现场调查、原位测试、理论分析、工程示范等手段,对云南公路边坡病害区划、防治技术、评价理论、监测预警及公路边坡震害等方面进行了全面系统的研究。项目共包括5个子题:

    子课题1:云南高原山区公路边坡病害的特点及对公路的影响;

    子课题2:地震诱发公路边坡病害及对策;

    子课题3:云南公路边坡病害防治技术;

    子课题4:云南高原山区公路边坡病害防治工程效果评价及风险评估;

    子课题5:云南高原山区公路边坡病害监控预警技术。

四、取得的主要成果

    本项目经过4年多的努力,取得了一系列科研成果,公开发表论文2篇,获得软件著作权1项,项目成果总体上达到国际先进水平,在斜向控制注浆钢锚管加固新技术、新工艺方面达到国际领先水平。项目研究紧扣实际,成果成功应用于元阳至绿春二级公路两个边坡病害工点,成功对依托工程的边坡病害进行预警,保障了工程顺利安全实施。

    (一)对云南高原山区公路边坡灾害进行了区划,研究了各区的边坡灾害特征和规律;

    从云南高原山区地质环境条件出发,参考云南省崩滑流地质灾害的分布规律,结合多条公路边坡灾害的防治实践,将云南划分为2个区、11个亚区。依据各分区的工程地质条件,结合各区公路边坡灾害的实例,系统研究了各分区公路边坡灾害的发育机理、病害模式及特点。

   

云南省边坡灾害区划图

    (二)提出了高原山区地震诱发边坡灾害的类型和破坏模式,建立了沉积岩、岩浆岩、变质岩岩体结构域破坏模式的关系,提出了公路边坡震害的评估方法和加固对策;

    (三)研发了斜向控制注浆钢锚管加固新技术,编写了应用技术指南;

    提出了二次注浆浆液“扩散通道”理论,总结了六种二次注浆类型,讨论了浆液封孔长度、一二次注浆间隔时间、注浆孔布置方式及水玻璃封孔方式等对二次注浆效果的影响,得出在破碎岩石边坡中采用斜向控制注浆钢锚管框架时,二次注浆的控制参数,包括二次注浆压力、浆液封孔长度、注浆时间间隔、二次注浆孔间距、浆液水灰比等。

    (四)提出了实用的公路边坡病害风险评估方法—指标体系法,发展了基于可靠度理论的滑坡风险评估方法;

    基于可靠度理论,推导了考虑支挡工程作用的滑坡失稳概率计算公式,发展了基于可靠度理论的滑坡风险评估方法。

    (五)引进开发了SAA深部位移监测技术,研发了WVW-8锚索拉力自动监测技术,研发了云南高原山区公路边坡病害监控预警管理系统;

   

软件登陆界面

    对国际上先进的SAA深部位移监测技术进行了二次开发,研究了WVW-8锚索拉力自动监测技术,并在云南元绿、蛮金二级公路的滑坡监测中得到成功应用。建立了实用的监测预警模型和标准,在此基础上编制“云南高原山区公路边坡灾害监控预警管理系统”软件,并成功应用于元绿公路。

         

    锚索拉力自动监测系统构成              弯折的SAA(可承受大于20cm的变形)

五、社会经济效益

    (一)经济效益

    云南高原山区公路工程灾害严重,据统计,云南省每年的公路灾害损失均在数亿乃至数十亿元。通过本项目的研究,提高了云南高原山区公路工程防灾减灾的整体水平,项目研究形成了边坡灾害防治技术设计指南与施工工法,开发了适用于公路边坡灾害监测预警系统,将其应用于高原山区公路建设与养护中,可以大大减少高原山区公路建设时期的灾害防治投入,防止或减少运营期的灾害整治投入。因此,本项目具有明显的间接经济效益。

    (二)社会效益

    通过本项目的研究,①提高了云南高原山区公路边坡灾害监测预警能力与防治工程的灾害抵御能力。公路边坡病害防治水平的提高,能显著减小灾害的发生,保障人民群众的生命财产安全;尤其是针对边坡监测预警技术的研究,实现对边坡灾害信息的存贮、分析与决策,提升了灾害管理水平。②可指导高原山区公路边坡灾害的防治和管理工作,力求达到―规划设计阶段最大程度保护、施工阶段最小程度破坏和施工后最大程度恢复公路沿线环保目标,实现公路与自然的和谐统一。本项目的研究,顺应了国家防灾减灾的战略需求,具有显著的社会效益。

 
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