山区机场高填方质量控制与工后沉降预测研究

山区机场高填方质量控制与工后沉降预测研究近年来,我国航空业高速发展,旅游、交通、军事和物流等领域的众多需求,促使山区机场建设日益增多,这些机场建设过程中削山填沟、挖土爆破,各种形式的大型填方体也随之产生,承德机场建设过程中便施工完成了高度达到115.8m

的高大填方体,机场高填方的形成带来新的工程技术问题和理论革新,其中复杂

填筑料的填筑质量控制和大型边坡体的沉降监测预测成为机场高填方研究的两

个重要方向。本文针对承德山区机场高填方施工过程中和工后沉降数据分析中涉及的理论和技术问题,通过填料物理力学特性试验、块度统计规律挖掘、填筑质量保证措施分类、爆破参数优化、GIS质量数据空间分析、工后沉降预测方法理论研究和监测预测预警系统软件开发等途径,开展了以下几个方面的研究:(1)填筑体填料界定和物理特性研究。通过对现行规范进行对比研究,结合现场填料的级配数据和对填料骨架粒径的分析,对承德机场高填方土石料依照物质组成和堆填方式进行了标准化命名。对挖方区土和岩石分别进行基本物理力学参数试验,得到土和岩石的力学特征。

(2)大石块分布律挖掘和基于图像分析的块度统计。大石块大量存在是承德机场填筑层区别于普通填筑体的重要特征,对最大粒径进行了分布律研究;对于

人工块度统计的缺点,通过随机截距法配合单图片法,进行图像识别,实现了自动块度统计。(3)填方质量控制指标和措施分类和填料块度优化。对填方体质量控制指标进行了分类研究,对比不同指标的异同,提出合理适用的控制标准;现场通过改进爆破参数优化了岩堆块度,提高了填料质量。

(4)填方体质量数据立体时空分析。分析了空间点数据的价值探索方式,综合利用ARC Map和ARC Sence对干密度、含水量等数据进行了时空分析,体现了填筑施工、气候条件等因素与填筑质量数据的规律性关系。(5)工后沉降监测和预测方法理论研究。在现场开展填方体边坡监测、填方体内部监测和地表沉降监测,获取了大量有价值的位移数据。

从预测原理、计算方法、数据要求、输出方式和局限性等方面对目前主流的工后沉降预测方法进行了对比分析。(6)工后沉降监测数据分析与预测对比。通过对工后沉降数据的研究发现了边坡压胀和降雨突降等现象,通过BP神经网络

预测工后沉降,取得了较好的效果。(7)高填方沉降监测管理和预测预警系统开发。

通过研究高填方工后沉降监测和管理的需求分析,基于ArcGISEngine 10.2平台,采用C#编程语言开发了承德机场高填方沉降监测管理和预警系统。