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摘要：岩溶区路桥基础稳定性分析与评价是目前国内外高速公路建设的重大技术难题之一。对岩溶区地基稳定性评价研究多集中在塌陷发育机理研究及预防等定性评价方面，少见定量评价。GIS技术在很多领域中已被广泛应用，尤其是在公路管理中，在公路前期规划中通过GIS可以方便地进行路网的规划、选址、分析与最佳路线的决策，同时还可以对公路沿线的环境进行分析。
关键词：岩溶区；稳定性评价；地理信息系统技术
一、岩溶区特征
随着经济的不断发展，对岩溶区土地、地下水与景观等资源的开发日益增强，由此引发的岩溶塌陷、地面变形等问题随之频繁发生与严重，由于岩溶塌陷的突发性与严重危害性，已成为城市资源开发，规划建设的制约因素，影响了城市可持续发展。因此，有效预防，减轻其造成的危害势在必行。
覆盖型岩溶地面塌陷是公路施工中潜在的工程地质问题之一。不同开采阶段地下水位动态变化特征不同，因此岩溶地面塌陷表现为不同的塌陷形式，具有不同的成因机制。向上开口的溶洞，由充填物局部坡积或残积形成，承载力不均匀，成孔过程极易因机座不均匀沉陷。造成斜孔，或整机坍塌入孔，造成事故，个别地层有承压水或潜流水存在时，会稀释成孔泥浆，造成成孔过程中孔壁支撑条件恶化而坍孔，加大成孔施工难度。
岩溶区路桥基础稳定性分析与评价是目前国内外高速公路建设的重大技术难题之一。目前，对溶洞地基稳定性评价研究多集中在塌陷发育机理及预防等定性评价方面，少见定量评价。在弹塑性力学基本理论基础上，首先分析地基中溶洞洞壁周围土体的应力状态，判别应力集中影响范围，再利用莫尔—库仑强度准则对溶洞地基稳定性计算模型进行改进。研究表明，改进模型是可行的，基础底面尺寸越小、埋深越浅、洞形越尖，地下水位埋深越浅，溶洞稳定性系数越大，越有利于溶洞地基的稳定，且地下水位对溶洞稳定性影响较为敏感，地下水位小幅度下降就可能导致溶洞由稳定变为破坏失稳。因此在溶洞地基稳定性评价中，应重视定量评价，尤其是地下水环境下的溶洞地基，同时计算所得的溶洞基础最大尺寸、临界埋深、最大水位埋深对溶洞地基的治理与设计具有較强的指导性作用。
二、利用地理信息系统技术评价岩溶区路桥基础的稳定性
地理信息系统(GIS)是集现代计算机科学、地理学、信息科学、管理科学和测绘科学为一体的一门新兴学科。它采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术，对地理信息进行数据处理，能够实时准确地采集、修改和更新地理空间数据和属性信息，为决策者提供可视化的支持。地理信息系统突破了常规关系式数据库管理的概念，集图形管理与数据管理于一身，具有很强的空间表现力，它将空间数据处理、属性数据处理，空间分析与模型分析与计算机技术紧密结合，通过数据准备、系统建立、空间分析与模型分析，产生对资源环境、区域规划、管理决策、灾害防治等有用的信息。目前GIS技术在很多领域中已被广泛应用，尤其是在城市地质环境评价、农业地质环境评价中，GIS与传统的岩溶地质等信息分析和处理技术紧密结合，延伸出了城市地质环境信息系统，例如杭州城市地质环境信息系统，对研究区进行规则网格单元的划分，确定评价因子，利用层次分析法生成岩溶稳定性级别区划分布，在公路的规划与设计、养护管理等方面具有较强的应用价值。因此，运用地理信息系统技术可以对岩溶基础稳定性计算模型进行改进，从而实现岩溶区路桥基础的稳定性评价。
三、地理信息系统的应用
1.地理信息系统在岩溶区公路规划中的应用
为了适应国民经济的高速发展，公路管理部门需要不断地进行养护、改建、扩建现有的公路运输网，尤其是岩溶区的公路修建。以前，杭州市没有将GIS应用在岩溶区公路规划中，岩溶区公路的规划主要依靠对现况的定性了解和工程师的经验来进行，缺少系统的检测、评价和科学的决策。在规划过程中，常常由于经验限制及缺乏对数据的定量分析，使规划方案不尽合理，由此造成资金浪费，路网的使用效率下降。而GIS与岩溶等地质环境信息相结合的地质环境信息系统不仅可以对数据进行编码标准化、存储、查询，而且可以在数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种专用三维地质结构模型、预测分析模型。如需求分析模型、新建改建公路投资效益分析等模型，通过模型经济分析与预测，评估现有岩溶区路网的使用性能，了解路网状况，预测路网性能变化趋势，为编制中长期路网规划，路桥布局及年度养护计划提供依据。
2.地理信息系统在岩溶区公路设计中的应用
最近几年，一些省市已经开始着手尝试把GIS技术引入到初设和施工图设计中去，特别是在岩溶区公路选址中已取得了良好的效果。首先在选线设计中，可以通过鼠标在数字化地形图与地质专业图如岩溶稳定级别评价图的叠合图上综合多种因子，选取控制点，控制点连线后，路线的大致走向就基本确定下来了。在纵断面设计中，利用GIS可以很方便地采用各种方法(如格网、TIN)建立数字高程模型(DEM)，利用岩溶钻孔数据，在三维GIS中构建岩溶地质地下三维结构模型，解剖区域岩溶发育层位及部位，岩溶形态、发育规模及其地下空间展布，由于数字高程模型(DEM)的存在，利用DEM数据对工程土石量和填挖范围进行计算，最后自动完成土石方数量表，计算出占地面积，估算出占地线范围内各项工程的分项拆迁工作量。
随着GIS技术普及和应用的深入，GIS在岩溶区公路领域的应用将更加广泛，进一步开发和推广GIS技术在岩溶区路桥基础稳定性分析与评价应用中，将在岩溶发育广泛的区域大幅度提高公路建设和管理的工作效率和经济效益，推进公路建设和管理模式的全面发展。
参考文献：
[1]杜甫志，覆盖型岩溶区地面塌陷的两种力学分析模型及其应用，桂林冶金地质学院学报，1989年第2期；
[2]浙江省地质调查院，杭州城市地质调查报告，2009.61
[3]交通部颁《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000版，人民交通出版社，2000年
[4]交通部颁《公路施工手册》桥涵部分，上册，人民交通出版社，2000年
关键词：岩溶区；稳定性评价；地理信息系统技术
一、岩溶区特征
随着经济的不断发展，对岩溶区土地、地下水与景观等资源的开发日益增强，由此引发的岩溶塌陷、地面变形等问题随之频繁发生与严重，由于岩溶塌陷的突发性与严重危害性，已成为城市资源开发，规划建设的制约因素，影响了城市可持续发展。因此，有效预防，减轻其造成的危害势在必行。
覆盖型岩溶地面塌陷是公路施工中潜在的工程地质问题之一。不同开采阶段地下水位动态变化特征不同，因此岩溶地面塌陷表现为不同的塌陷形式，具有不同的成因机制。向上开口的溶洞，由充填物局部坡积或残积形成，承载力不均匀，成孔过程极易因机座不均匀沉陷。造成斜孔，或整机坍塌入孔，造成事故，个别地层有承压水或潜流水存在时，会稀释成孔泥浆，造成成孔过程中孔壁支撑条件恶化而坍孔，加大成孔施工难度。
岩溶区路桥基础稳定性分析与评价是目前国内外高速公路建设的重大技术难题之一。目前，对溶洞地基稳定性评价研究多集中在塌陷发育机理及预防等定性评价方面，少见定量评价。在弹塑性力学基本理论基础上，首先分析地基中溶洞洞壁周围土体的应力状态，判别应力集中影响范围，再利用莫尔—库仑强度准则对溶洞地基稳定性计算模型进行改进。研究表明，改进模型是可行的，基础底面尺寸越小、埋深越浅、洞形越尖，地下水位埋深越浅，溶洞稳定性系数越大，越有利于溶洞地基的稳定，且地下水位对溶洞稳定性影响较为敏感，地下水位小幅度下降就可能导致溶洞由稳定变为破坏失稳。因此在溶洞地基稳定性评价中，应重视定量评价，尤其是地下水环境下的溶洞地基，同时计算所得的溶洞基础最大尺寸、临界埋深、最大水位埋深对溶洞地基的治理与设计具有較强的指导性作用。
二、利用地理信息系统技术评价岩溶区路桥基础的稳定性
地理信息系统(GIS)是集现代计算机科学、地理学、信息科学、管理科学和测绘科学为一体的一门新兴学科。它采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术，对地理信息进行数据处理，能够实时准确地采集、修改和更新地理空间数据和属性信息，为决策者提供可视化的支持。地理信息系统突破了常规关系式数据库管理的概念，集图形管理与数据管理于一身，具有很强的空间表现力，它将空间数据处理、属性数据处理，空间分析与模型分析与计算机技术紧密结合，通过数据准备、系统建立、空间分析与模型分析，产生对资源环境、区域规划、管理决策、灾害防治等有用的信息。目前GIS技术在很多领域中已被广泛应用，尤其是在城市地质环境评价、农业地质环境评价中，GIS与传统的岩溶地质等信息分析和处理技术紧密结合，延伸出了城市地质环境信息系统，例如杭州城市地质环境信息系统，对研究区进行规则网格单元的划分，确定评价因子，利用层次分析法生成岩溶稳定性级别区划分布，在公路的规划与设计、养护管理等方面具有较强的应用价值。因此，运用地理信息系统技术可以对岩溶基础稳定性计算模型进行改进，从而实现岩溶区路桥基础的稳定性评价。
三、地理信息系统的应用
1.地理信息系统在岩溶区公路规划中的应用
为了适应国民经济的高速发展，公路管理部门需要不断地进行养护、改建、扩建现有的公路运输网，尤其是岩溶区的公路修建。以前，杭州市没有将GIS应用在岩溶区公路规划中，岩溶区公路的规划主要依靠对现况的定性了解和工程师的经验来进行，缺少系统的检测、评价和科学的决策。在规划过程中，常常由于经验限制及缺乏对数据的定量分析，使规划方案不尽合理，由此造成资金浪费，路网的使用效率下降。而GIS与岩溶等地质环境信息相结合的地质环境信息系统不仅可以对数据进行编码标准化、存储、查询，而且可以在数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种专用三维地质结构模型、预测分析模型。如需求分析模型、新建改建公路投资效益分析等模型，通过模型经济分析与预测，评估现有岩溶区路网的使用性能，了解路网状况，预测路网性能变化趋势，为编制中长期路网规划，路桥布局及年度养护计划提供依据。
2.地理信息系统在岩溶区公路设计中的应用
最近几年，一些省市已经开始着手尝试把GIS技术引入到初设和施工图设计中去，特别是在岩溶区公路选址中已取得了良好的效果。首先在选线设计中，可以通过鼠标在数字化地形图与地质专业图如岩溶稳定级别评价图的叠合图上综合多种因子，选取控制点，控制点连线后，路线的大致走向就基本确定下来了。在纵断面设计中，利用GIS可以很方便地采用各种方法(如格网、TIN)建立数字高程模型(DEM)，利用岩溶钻孔数据，在三维GIS中构建岩溶地质地下三维结构模型，解剖区域岩溶发育层位及部位，岩溶形态、发育规模及其地下空间展布，由于数字高程模型(DEM)的存在，利用DEM数据对工程土石量和填挖范围进行计算，最后自动完成土石方数量表，计算出占地面积，估算出占地线范围内各项工程的分项拆迁工作量。
随着GIS技术普及和应用的深入，GIS在岩溶区公路领域的应用将更加广泛，进一步开发和推广GIS技术在岩溶区路桥基础稳定性分析与评价应用中，将在岩溶发育广泛的区域大幅度提高公路建设和管理的工作效率和经济效益，推进公路建设和管理模式的全面发展。
参考文献：
[1]杜甫志，覆盖型岩溶区地面塌陷的两种力学分析模型及其应用，桂林冶金地质学院学报，1989年第2期；
[2]浙江省地质调查院，杭州城市地质调查报告，2009.61
[3]交通部颁《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000版，人民交通出版社，2000年
[4]交通部颁《公路施工手册》桥涵部分，上册，人民交通出版社，2000年