【摘要】：由于研究區(qū)危巖體多處于高陡位置,常規(guī)的測量儀器很難開展工作,一般的研究手段很難進(jìn)行深入的研究,一些直接影響研究結(jié)果的數(shù)據(jù)很難獲得或是不夠精確。加之隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展,高寒地區(qū)公路所發(fā)揮的作用也將越來越大,對于其沿線危巖體崩塌落石的研究也愈發(fā)緊迫。本文運(yùn)用三維激光掃描技術(shù)以及近景攝影測量技術(shù)這兩種非接觸的測量方式,獲取了研究區(qū)的三維地形數(shù)據(jù),并利用這些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)多平臺模式的三維地形可視化,在此基礎(chǔ)上利用離散元數(shù)值模擬軟件3DEC實(shí)現(xiàn)研究區(qū)崩塌落石的整個失穩(wěn)過程研究,最終對研究區(qū)崩塌落石的穩(wěn)定性、失穩(wěn)后的運(yùn)動特征以及風(fēng)險性進(jìn)行相應(yīng)研究,以達(dá)到利用新手段對危巖體進(jìn)行調(diào)查評價的目的,通過以上的研究取得以下主要成果:(1)對現(xiàn)場獲取的三維激光掃描數(shù)據(jù)以及近景攝影測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)化,生成了適合不同搭載平臺的模型,包括虛擬現(xiàn)實(shí)模型、三維瀏覽程序模型以及3D打印出的實(shí)體模型。實(shí)現(xiàn)了多平臺的三維地形可視化。(2)利用獲取的天山公路K632公路邊坡的高精度點(diǎn)云數(shù)據(jù),分別使用赤平投影評價理論以及極限平衡理論,對研究區(qū)危巖體的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)天山公路K632危巖一區(qū)易產(chǎn)生滑移式的崩塌,K632危巖二區(qū)易產(chǎn)生傾倒式的崩塌。在自重、自重+暴雨、自重+地震、自重+冰脹力四種不同工況下對三處危巖體進(jìn)行穩(wěn)定性分析,發(fā)現(xiàn)K632滑移式危巖Ⅰ在地震作用下易失穩(wěn)破壞,K632傾倒式危巖Ⅱ在強(qiáng)降雨作用下易失穩(wěn)破壞。(3)利用獲取的天山公路典型坡體精確點(diǎn)云,在運(yùn)動學(xué)理論基礎(chǔ)上對研究區(qū)危巖體的運(yùn)動特征進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)坡體微地貌特征對落石失穩(wěn)后的運(yùn)動過程有很大的影響;當(dāng)坡體受動荷載作用時,地震的拋射作用將會使塊石具有更高的動能,危害的區(qū)域也將變大;落石運(yùn)動過程基本上可以劃分為初始位移、碰撞彈跳、翻滾這三個階段,在此基礎(chǔ)上計算出兩條路徑下的落石最終速度以及相應(yīng)的運(yùn)動軌跡。(4)結(jié)合三維激光掃描數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場勘查成果,對天山公路K632處危巖Ⅰ進(jìn)行了崩塌落石風(fēng)險的定量評價。利用崩塌落石發(fā)生的年概率、落石到達(dá)概率、承災(zāi)體時空分布特征以及承災(zāi)體的易損性數(shù)據(jù),對單個的危巖體的風(fēng)險性進(jìn)行分析。通過計算得知,研究區(qū)危巖體的風(fēng)險值屬于不可接受的風(fēng)險區(qū)間,需要考慮防災(zāi)減災(zāi)措施。(5)將獲取的K632坡體三維激光掃描點(diǎn)云進(jìn)行轉(zhuǎn)化,生成一個有著精確坡面信息以及結(jié)構(gòu)面信息的離散元模型。在此基礎(chǔ)上,利用3DEC進(jìn)行數(shù)值模擬運(yùn)算。通過模擬計算可知,在地震動荷載作用下,首先坡體后緣沿著層面將形成裂縫,隨著動荷載的變化,后緣的裂縫不斷張開并形成貫通,整個失穩(wěn)塊體下部以滑動形式運(yùn)動,上部由于受到了地震拋射作用的影響,以彈跳碰撞的形式運(yùn)動,最終沿著落石運(yùn)動軌跡,一部分塊石在公路上堆積,而另一部分塊石向著公路更深處彈跳。模擬顯示,在地震動荷載作用下,危巖體一旦失穩(wěn)將對公路運(yùn)營產(chǎn)生巨大影響。
【圖文】：

圖 1-1 天山公路 K637 附近崩塌 圖 1-2 天山公路 K632 附近崩塌1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 建筑變形三維監(jiān)測在建筑變形監(jiān)測領(lǐng)域，史友峰（2007）在武漢采用 Optech ILRIS-3D 掃描儀獲取了一個拱形建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)，借助 Ployworks 數(shù)據(jù)分析功能實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理與建模，提出基于三維激光掃描模型的變形監(jiān)控方法；黨曉斌（2011）利用型號為 Lecia ScanStation2的三維激光掃描儀采集長安大學(xué)地質(zhì)大廈點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對該建筑進(jìn)行了高精度的三維建模和紋理貼圖，同時獲取了此建筑一些特征點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)，推算出了建筑頂部房角點(diǎn)的平面位移量、位移方向和垂直沉降量，同時還求出了該建筑的傾斜率及承建點(diǎn)的垂直形變；李建敏等人（2011）利用使用三維激光掃描儀定期對電視塔的移動變形進(jìn)行觀測，對電視塔的形變進(jìn)行監(jiān)測，并通過對電視塔的形變監(jiān)測數(shù)據(jù)采集處理，可以快速準(zhǔn)確地獲得研究體空間位置的相對變化；葛紀(jì)坤等人（2014）使用 Lecia ScanStation C10 型掃描儀獲

圖 1-1 天山公路 K637 附近崩塌 圖 1-2 天山公路 K632 附近崩塌1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 建筑變形三維監(jiān)測在建筑變形監(jiān)測領(lǐng)域，史友峰（2007）在武漢采用 Optech ILRIS-3D 掃描儀獲取了一個拱形建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)，，借助 Ployworks 數(shù)據(jù)分析功能實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理與建模，提出基于三維激光掃描模型的變形監(jiān)控方法；黨曉斌（2011）利用型號為 Lecia ScanStation2的三維激光掃描儀采集長安大學(xué)地質(zhì)大廈點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對該建筑進(jìn)行了高精度的三維建模和紋理貼圖，同時獲取了此建筑一些特征點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)，推算出了建筑頂部房角點(diǎn)的平面位移量、位移方向和垂直沉降量，同時還求出了該建筑的傾斜率及承建點(diǎn)的垂直形變；李建敏等人（2011）利用使用三維激光掃描儀定期對電視塔的移動變形進(jìn)行觀測，對電視塔的形變進(jìn)行監(jiān)測，并通過對電視塔的形變監(jiān)測數(shù)據(jù)采集處理，可以快速準(zhǔn)確地獲得研究體空間位置的相對變化；葛紀(jì)坤等人（2014）使用 Lecia ScanStation C10 型掃描儀獲
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU45

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2623151