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原文传递 G342宝鸡段水毁灾害危险性评价研究

论文题名：	G342宝鸡段水毁灾害危险性评价研究
关键词：	公路基础设施;边坡水毁灾害;危险性评价;安全系数
摘要：	近年来，我国极端气候事件频发，公路基础设施损毁带来的影响逐步增强，对国家和人民的生命财产造成了巨大的威胁，降雨型水毁关联因素众多，较难预估灾毁风险。边坡水毁事件具有不确定性，由于水毁工况复杂多变，易于出现水毁事故，因此，开展边坡水毁灾害危险性评价研究，确定水毁灾毁事件的影响路径，对于保障公路运行安全可靠性具有重要意义。本文基于宝鸡G342段边坡水毁修复工程，综合运用PCA-BP模型、ABAQUS软件、Python语言和Monte-Carlo方法，开展不同降雨工况下边坡危险性评价，主要包括以下四个方面：　　（1）明晰隐患类别，构建评价体系。针对降雨型边坡水毁事件的隐患特质，从6个方面对研究区域环境因素进行分析，划分灾毁的致灾因素为5大类15小类。分析结果表明，边坡水毁占比最高，其次是路基路面水毁，桥梁构筑物水毁和防护加固工程损坏发生次数最少，造成G342边坡失稳破坏灾害的主要类型是边坡水毁。采用文献总结法，并结合实地调查结果遴选水毁危险性因子，完成致灾因子数字化处理，构建适用于G342边坡水毁危险性评价体系。　　（2）边坡危险性状态评判。构建自适应性样本数据集，提出适用于G342边坡水毁危险性状态预测的综合评价模型。评判边坡危险性状态时，提出PCA和BP神经网络相结合的预测方法，给定数据运行至组合模型中，判别边坡危险性状态。结果表明：预测的边坡状态和真实状态结果一致，可为边坡水毁灾害后期危险性评价提供可靠依据。　　（3）边坡受力变形及安全系数探讨。针对降雨型水毁不同降雨历时，借助Python编程语言和ABAQUS软件，建立G342坡体仿真模型，展示模型的细部设计过程，实时评估不同降雨历时下斜坡失效概率及最危险滑动面分布特征，获取在整个降雨历程中任意时刻对应的安全系数值。探讨24h、48h、60h、72h下边坡内部受力及变形失稳情况。边坡力学仿真结果显示：在持续降雨下，降雨时间越久，位移越大，等效应力值越大，塑性区面积增长越快，边坡安全系数值减小越快，发生滑坡的可能性越大。　　（4）水毁灾害预警预报模型构建。针对降雨型水毁不同降雨历时和降雨强度，在Python编程语言和ABAQUS软件基础上，动态结合Monte-Carlo法求解水毁概率，借助仿真模型和危险性概率评价表，构建双重预防机制，建立G342宝鸡段降雨型水毁灾害预警预报分级标准，给出水毁失稳概率区间和对应的危险性等级，并通过回代历史降雨数据检验模型效果。结果表明：预警预报结果与实际边坡危险性结果一致。实现抽象的边坡水毁问题可视化目标，提前获悉坡体危险性状态，为降雨条件下坡体工程有效安全防范提供依据。　　通过以上研究，为G342边坡水毁建立科学、有效的预防机制，为水毁预防与加固设计提供安全防范依据，对水毁事件研究从定性理论分析向可操作的技术层面发展提供条件。
作者：	杨妍
专业：	建筑与土木工程
导师：	杜顺成;邵永军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安工业大学
学位年度：	2022