在基坑加固支护设计中的运用以六盘水机务小区还建工程a1-a2栋地下车库基坑加固支护设计为例学士学位论文.doc

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贵州大学本科毕业论文（设计）

本科毕业论文（设计）

GIS在基坑加固支护设计中的运用-以六盘水机务小区还建工程A1，A2栋地下车库基坑加固支护设计为例

学 院： 贵州大学资源与环境工程学院
专 业： 地理信息系统
班 级： 地理121
学 号： 1208100012
学生姓名： 汤 云 涛
指导教师： 邹 振 西 讲 师

年 6月 9日

贵州大学本科毕业论文（设计）
诚信责任书

本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。
特此声明。

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日 期：

摘要
本文主要以GIS在基坑加固支护设计中的运用为研究导向展开。基坑加固是一个系统工程，在工程设计中需要对相邻构（建）筑物、道路、地下管网、地质构造、地形地貌、地下水条件等资料进行收集，在设计过程要充分考虑各因素对工程设计的影响，拿出详细周密的设计方案、土方开挖方案、施工方案、监测方案以及基坑加固支护方案。并对工程可能出现的各种风险进行预测并提出应急措施。
以六盘水机务小区还建工程A1、A2栋地下车库基坑加固支护设计为例，结合本专业所学知识及地质学方面的知识，将地理信息系统（GIS）与基坑加固支护相结合，通过对野外原始数据采集，利用GIS技术处理工程勘察中采集的原始数据，充分利用地理信息系统（GIS）技术强大的数据获取、数据储存、数据编辑、数据查询与分析、图形显示与交互等功能优势。结合点、线、面要素提取相应工程地质信息，结合现阶段国内外GIS发展的大背景，综合GIS中空间分析模块，探讨GIS在基坑加固支护设计中运用的新方法，为工程建设基坑加固实际提供一种有利的决策手段，更好更高效促进国民经济发展。
关键词：地理信息系统（GIS）预测 基坑加固 支护 空间数据 空间分析

Abstract
This article is based on the application of GIS in foundation pit reinforcement. Foundation reinforcement is a system engineering. Under engineering design. It is necessary to collect some information, such as, adjacent structure (building) structures, roads, underground pipe network, topography, geological structure, hydrogeological conditions and so on, we must give full consideration to the effects of factors on the engineering design, with meticulous detail design, construction plan, earthwork excavation scheme and monitoring plan and foundation reinforcement project. To predict the possibility risk and put forward emergency measures.
Taking the Fordfordation pit reinforcement design ,which named A1,A2 ridgepoles rebuile system in Liupanshui Jiwu department ,as a example. Together with professional knowledge of GIS and knowledge of geology, melt the Geographic information system (GIS) with Reinforcement of foundation pit, Through the original field data collection, using GIS technology to deal with engineering investigation in the acquisition of raw data. Make full use of Geographic Information System (GIS) technology, Data acquisition, Data editing, Data storage, Data query and Analysis, graphical display and interaction, etc advantages.Point, line and area feature extract engineering geological information, combined with the present stage the big background of the development of GIS at home and abroad, integrated GIS spatial analysis module, discuss the GIS in the foundation pit reinforcement used in the design of new methods, for the construction of foundation pit reinforcement actually provide a favorable decision means, better and more efficient to promote the development of national economy.
Keywords:GIS；Pridict；Foundation reinforcement；Supporting；Spatial data；Spatial analysis

目录
摘要 III
Abstract IV
前言 1
第一章 绪论 2
1.1 GIS的发展趋势 2
1.1.1 GIS概述 2
1.1.2 GIS的运用及发展趋势 2
1.2基坑加固支护设计简介 3
1.3毕业论文设计内容 3
1.3.1 论文设计研究的意义 3
1.3.2 论文设计的主要内容 4
1.3.3 毕业设计所必须具备的工作条件及解决的办法 4
1.3.4论文设计技术路线 5
1.4 论文设计可行性分析 6
第二章 工程概况简介 7
第三章 工程地形地貌及水文地质条件 8
3.1地形地貌条件 8
3.2地质构造条件 8
3.3 岩溶发育及气候条件 9
3.4水文地质条件 9
3.5 结论 10
第四章 GIS运用于基坑加固支护具体实例 11
4.1 影像数据的获取 11
4.2 野外数据采集 11
4.3 CAD结合南方CASS软件制图 11
4.4 用ArcGis软件处理数据 12
4.4.1 建立地理数据库 12
4.4.2 生成等值线 13
4.5三维地层建模 13
4.6 三维可视化处理 16
4.6.1 Arcmap与Arcscene软件融合处理 16
4.6.2 三维构筑物生成 18
第五章 基坑稳定性分析 20
第六章 基坑加固支护设计方案 27
6.1 支护方案设计 27
6.2 基坑加固支护中的建议 30
第七章 结论与建议 31
7.1结论 31
7.2建议 31
参考文献 33
致谢 34
附录 35

第 34 页

贵州大学本科毕业论文（设计）

GIS在基坑加固支护设计中的运用
前言
随着计算机软、硬件技术、全球卫星导航技术、遥感技术、测绘技术的高速发展，近年来地理信息系统（GIS）也得到了快速发展，其运用早已打破了原来地质、资源的管理范畴而运用到了社会的各个领域，成为了社会经济发展和人类生产生活不可或缺的工具。
现阶段，我国经济的快速发展，人们对城市土地利用需求越来越高。特别是改革开放以来，经济技术的高速发展带动了城市的扩张，城市规模越来越大，聚居人口越来越多，对城市空间的利用越来越受到人们的重视。从国家推行城镇化建设政策以来，更多农村群众涌入城市中安居，城市人口急剧扩张。据统计，在全球最拥挤的城市中，中国就有几个城市上榜。这些数据表明，现阶段国内对于城市建设最急切的问题，就是解决城市拥堵问题，高层建筑和地下空间开发利用问题。而解决地下空间开发利用问题离不开对基坑的加固支护处理。面对城市中房屋、地下管网、错综复杂的交通情况，如何对地下基坑进行加固支护？选择什么样的加固方案才能确保施工安全、高效、经济的完成？已经成为了现阶段城市地下空间开发利用的热点。
本次毕业设计以地理信息系统（GIS）在基坑加固支护方面的运用，通过对野外原始数据的采集，利用GIS技术处理工程勘察中采集的原始数据，充分利用GIS技术强大的数据获取、数据编辑、数据储存、数据查询与分析、图形显示与交互等功能优势。结合点、线、面要素提取相应工程地质信息，综合GIS中空间分析模块、现阶段国内外GIS发展的大背景，探讨GIS在基坑加固支护设计中运用的新方法，为工程建设基坑加固支护实际提供一种有利的决策手段，更安全、高效的促进国民经济发展。

第一章 绪论
1.1 GIS的发展趋势
1.1.1 GIS概述
地理信息系统（GIS）是一种决策支持系统，同时也是一种特殊的、十分重要的空间型信息系统。它是在计算机软、硬件系统的支持下，对我们生存的整个或部分地球表层（包括大气层）空间中有关地理分布数据进行采集、储存、分析、管理、计算、显示以及描述的技术系统[4]。其处理和管理的对象包括多种类型的地理空间实体数据及其数据间的关系，如空间定位数据、属性数据、遥感影像数据等。目的是用这些数据处理和分析一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的空间规划、决策和管理问题[4]。地理信息系统与其它信息系统的本质区别在于，除具有其它信息系统所有的功能外还具有强大的分析功能。
1.1.2 GIS的运用及发展趋势
地理信息系统的发展大概可以分为五个阶段：第一阶段为20世纪50~60年代，为地理信息系统发展的开拓期，这一时期建立了加拿大CGIS，主要用于自然资源的规划管理；第二阶段为20世纪70年代，随着计算机技术的发展，地理地信息系统在这个时期迅速发展，开始注重空间地理信息的管理，为地理信息系统的巩固发展期；第三阶段为20世纪80年代，计算机技术发展加速，人们开始从空间地理信息管理逐渐发展为对空间地理信息的分析和决策，为地理信息系统大发展时期；第四个阶段为20世纪90年代，地理信息系统进入用户时代，随着计算机网络技术发展，更大范围内共享地理信息成为可能和必然趋势；第五个阶段是进入21世纪后，为地理信息系统的空间信息网格时代，网络环境下的地理空间信息分布式储存，共享与交换、互操作、系统集成等成为新的发展亮点[8]。地理信息系统在技术方面的将向组件GIS、互联网GIS、三维GIS，移动GIS和地理信息共享、互操作等方向发展。
地理信息系统发展至今，技术已相对完善，特别是随着计算机技术和网络技术的高速发展，地理信息系统已经运用于我们生产生活的方方面面，其空间分析功能为我们生产生活提供了很大帮助。在国民经济建设中，传统产业的改造、优化升级和企业生产经营、发展精细农业、构建“数字中国”、“智慧城市”、发展现代化物流配送系统和电子商务，实现金融、贸易、财税等信息化，都离不开地理信息系统的支撑[5]。今天，地理信息系统结合遥感技术（RS）、全球卫星导航系统技术（GPS）所组成的3S技术系统，已经成为21世纪人们出行和生产生活不可或缺的工具。在将来3S技术将更加发展，数据获取与数据更新更加实时化，将为人们生产生活提供更大便捷。
1.2基坑加固支护设计简介
基坑加固支护工程是基础工程施工中的一个古老而又传统的课题，同时也是迄今为止没有得到很好解决的岩土工程问题之一。在20世纪四十年代，Perk和Teraghi两位科学家就提出了预估挖方稳定程度和支撑负载大小的总应力方法，该理论原理一直延续至今仍在广泛使用[10]。到了20世纪50年代Bjerrum和Eide两位科学家提出了分析基坑基底隆起的新方法，为后来研究基坑奠定了基础[9]。从20世纪60年代起开始在奥斯陆和墨西哥城软粘土基坑中使用了仪器进行监测，此后的大量实例资料以及经验总结，大大提高了预测的准确性，并从20世纪70年代开始产生了相应的指导性开挖方案和工程规范标准；从20世纪80开始，我国逐渐进入深基坑设计与施工领域；20世纪90年代以来随着城镇化建设中高层以及超高层建筑的大量涌现，基坑加固工程的实例越来越多[8]。同时城市中密集的建筑物，复杂的基坑开挖形式，使得基坑开挖的条件越来越复杂，对基坑加固支护的要求也越来越高[6]。因此对基坑加固支护的探索和研究正在成为现阶段城市化基础建设的热点并一直延续下去。
现阶段对于基坑加固支护设计的研究，国内外仍然没有一个精确地计算方案，多数仍采用传统的“结构荷载”法，其计算结果与实际存在差距[11]。基坑加固支护结构的设计计算仍处于传统的极限平衡理论，该理论是一种静态设计理论[10]。但是在实际工程项目中，基坑开挖后的土体是非静态的，随着时间的增长，土体强度会逐渐下降，并产生一定变形，这将会对工程建设产生很大的影响。未来基坑加固支护设计将向动态性的多元化方向发展，基坑加固将融合更多学科，特别是与地理信息系统、地质学、测绘学等学科融合，成为一门综合性较强，技术要求极高的一门技术，并更高效的指导实践。
1.3毕业论文设计内容
1.3.1 论文设计研究的意义
随着计算机软、硬件技术、全球卫星导航技术（GPS）、遥感技术(RS)、测绘技术的高速发展，近年来地理信息系统（GIS）也得到了快速发展，其运用早已打破了原来地质、资源的管理范畴而运用到了社会的各个领域，成为了社会经济发展和人类生产生活不可或缺的工具。以地理信息系统（GIS）在基坑加固支护方面的运用，通过对野外原始数据的采集、储存，利用GIS技术处理工程勘察中采集的原始数据，充分利用GIS技术强大的数据获取、数据编辑，数据储存、数据查询与分析、图形显示与交互等功能优势。结合点、线、面要素提取相应工程地质信息，综合GIS中空间分析模块、结合现阶段国内外GIS发展的大背景，探讨GIS在基坑加固支护设计中运用的新方法，为工程建设基坑加固支护实际提供一种有利的决策手段，更安全、高效的促进国民经济发展。
1.3.2 论文设计的主要内容
本次毕业设计主要的内容为数据的采集与数据处理，绘制相应工程图件，综合各图件及野外采集数据，运用GIS技术对数据进行综合处理、分析，提出相应的基坑边坡支护设计方案，具体内容如下：
（1）采集原始地形数据及勘察钻孔孔口标高数据。
（2）收集钻探原始资料，编制钻孔平面布置图、剖面图，提取工程地质信息点空间坐标数据、建立属性数据库、建立三维构筑物模型、三维基坑边坡模型、三维钻孔地层模型。
（3）建立属性库链接，结合剖面图、三维构筑物模型、钻孔地质模型、基坑边坡模型，运用圆弧滑动法计算基坑边坡稳定性。
（4）在得出基坑边坡不稳定结论的基础上，综合所创建的各模型进行分析，提出采用何种基坑加固支护方式才能保证边坡稳定安全，最后针对基坑边坡及GIS的运用提出相关的结论与建议。
1.3.3 毕业设计所必须具备的工作条件及解决的办法
完成本次毕业设计所需要运用到的软件平台有：AUTOCAD2006，MAPGIS67，ARCGIS，Arcscene、南方CASS9.0，Sketchup等软件。另外在进行野外数据采集时还需要运用到RTK以及全站仪。本次设计所需要的软件平台均由个人安装并尝试破解，所需野外数据采集工具由论文导师协助提供。

1.3.4论文设计技术路线

影像数据收集

野外数据采集

数据检查
不合格
导入CAD制图
影像校正
合格

用Arcscene,Sketchup进行三维图绘制
Arcgis软件综合处理

运用Arcgis软件生产施工地三维地图

结合属性数据、三维图、剖面图、自然条件及相关规范验证基坑的稳定性

基坑加固支护方案设计
施工建议

结论与建议

1.4 论文设计可行性分析
基坑加固支护设计是一门技术性很强的涵盖多学科知识的技术，它是建立在对工程区地形地貌条件、水文地质条件、地质构造条件等资料的基础上的，其设计既要能够适应当地地质、地形、地貌条件，又要能够满足工程建设的要求。要对工程区进行合理的基坑加固支护设计，了解工程区域内及周边地形地貌情况是很有必要的，也是必须做的。随着现在GIS技术的迅速发展，将GIS运用到基坑加固支护设计中，是大势所趋，也是最具可行性的。
技术可行性：GIS对地形地貌数据的处理功能强大，特别是其中对空间数据采集与空间分析功能，数据处理与显示功能，足以满足基坑加固支护设计的需要。因此，GIS运用于基坑加固支护设计中是可行的。
经济效益可行性：GIS具有三维构建和三维分析模型，运用GIS的该模型对工程区进行三维建模，能够较为真实的还原工程区实际情况，而且比较直观，能够帮助工程设计人员进行高效的设计。同时，将GIS运用于基坑加固支护设计中的三维再现模型，能够较为直观的展现在公众视野中，对于非专业技术人员也能看懂，提高了设计的可接受程度。因此，GIS运用于基坑加固支护设计是可行的。
实时监督可行性：GIS对数据具有强大的处理功能，如果能够在三维GIS中再添加一维（时间维），能够对重大基坑加固支护设计中、施工中、施工完成后的运营管理进行实时的监测，提高了其安全性，并对发展基坑加固支护具有良好的效果。
综上所述，GIS运用于基坑加固支护设计中是完全可行的。

第二章 工程概况简介
拟建六盘水机务小区还建工程A1、A2栋地下车库工程位于贵州省六盘水市区内，紧邻贵昆铁路线，东侧距离水西北路约90m ，交通方便，图2.1。
图2.1工程位置
六盘水机务小区还建工程A1、A2栋地下车库工程东西长96.66m，南北宽约40m,面积约4000㎡，基坑开挖平均深度约为5.1m，地上一层，地下一层，建筑物特征详见建筑物特征一览表，表2.1。
建(构)筑物名称或编号
结构
类型
层数
地下室
±0.00标高 (m)
柱最大荷载
（KN）
地下车库
框架
1F
-1F
1810.20）
（地下车库底板1805.10）
3000
表2.1 建筑物
根据《岩土工程勘察规范》（2009年版）（GB50021-2001）和《贵州建筑岩土工程技术规范》(DB22／46－2004)等规范的基本要求，结合拟建筑项目的结构特征、上部荷载特点以及场地工程区域的地质条件，确定了拟建项目的工程重要性等级为二级；由于工程区处于岩溶地区，地形地貌较为复杂，工程区复杂程度等级为二级；由于工程区岩土种类较多，岩土性质变化较大，地基复杂程度等级为二级。

第三章 工程地形地貌及水文地质条件
3.1地形地貌条件
拟建工程区地形较平缓，场地地面标高为1811.014～1810.804m,最大高差约0.4m。地形较为平坦，图3.1.1为钻孔区地形剖面图。

图3.1.1 钻孔区剖面
3.2地质构造条件
拟建工程区属于低中山溶蚀残丘、沟槽地貌区，工程区的底层为石炭系下统大塘组（地层代号为C1d）灰色厚层～块状石灰岩，为单斜构造，岩层产状：45°∠20°。
根据钻孔点地质信息，场地上覆土层为杂填土和红粘土，下伏基岩为石炭系下统大塘组（地层代号为C1d）灰色厚层～块状石灰岩。自上而下地层状况如下：
（1）杂填土（地层代号为Qml）：为杂色,主要由块石、建筑垃圾以及粘土等成分所组成,含建筑砖块、煤渣、砼块等,结构松散，主要分布于工程区地表，厚度为1.3～6.20m，堆填时间约为0.5～3年，属新近不稳定土层。
（2）红粘土（地层代号为Qel+dl）：为残、坡积成因，褐黄色，裂隙较为发育，约为2～4条/m，呈巨块状，土质较均一，局部含有少量黑色铁锰质结核或石灰岩细砂，部分孔段底部含有母岩强风化残积块，分布于整个工程区中。按其状态可分为：可塑状和软塑状红粘土，至上到下分述如下：
① 可塑状红粘土：分布于杂填土之下，为层状、透镜状分布，受基岩起伏的影响，厚度分布不均匀，水平厚度变化较大，厚度约2.80～11.60m，一般厚约7.00～10.00m。
② 软塑状红粘土：主要分布于可塑状红粘土之下，多数呈条带状、透镜状，分布不均匀，厚度约1.50～6.00m，一般厚约3.00～5.00m。
（3）基岩
石灰岩（地层代号为C1d）：为石炭系下统大塘组（C1d）灰色厚层～块状石灰岩，层状～块状结构，夹碎裂状结构，岩体受构造以及风化作用影响明显，节理裂隙表现发育，见于方解石细脉，层面、节理面偶具铁染。岩体受风化作用影响较大，主要为强风化和中风化基岩，从上到下分述如下：
① 强风化石灰岩：由于受到强风化作用的影响，该层岩体节理裂隙较发育、岩体较为破碎，局部岩体充填红粘土，偶夹中风化石灰岩岩块，钻孔点钻探岩芯表现呈砂状、碎块状，厚度约0.50～5.80m，岩芯采取率为8％～45％。为破碎岩体，岩体基本质量等级划为 Ⅴ 级。
② 中风化石灰岩：岩体节理裂隙较为发育，钻孔钻进速度慢，节理表现多呈闭合状，少数张开状节理为铁质侵染或方解石脉并胶结，局部被红粘土充填。钻孔点钻探岩芯呈短柱状，岩芯采取率为60％～80％。饱和单轴抗压强度标准值frk=30.76，场地岩体为较破碎岩体，属较坚硬岩，结合前述岩体结构特征及钻探岩芯特征，岩体基本质量等级划为 Ⅳ 级。
3.3 岩溶发育及气候条件
工程区岩体为非可溶性岩体，不具有发育岩溶的条件。工程区所属副热带高原季风气候，气候温和，夏无酷暑，冬无严寒。但气象水文条件差异较大，气温变化较大。区内降雨地境性差异较为明显，雨量大，洪涝灾害频繁，多年平均降雨量在1224毫米，其中5-10月份雨量占全年降雨量的85%-88%。
3.4水文地质条件
根据工程区现场调查和野外数据采集，结合六盘水关于该区域的原始资料，工程区地下水按赋存介质以及水动力学特征可分为上层滞水和基岩裂隙水。上层滞水主要赋存于杂填土及红粘土层中，受周边居民生活排水及大气降水补给影响大，上层滞水量较大，水位受降雨量影响变化迅速，峰值滞后时间较短；基岩裂隙水主要赋存于场地下伏基岩中，地下水埋藏较深，在钻孔点钻探控制深度内未见基岩裂隙水，工程区建设可以不考虑基岩裂隙水的影响。因此，基础施工将只受上层滞水的影响，水量较大，采用一般排水设备抽排即可完成排水。
通过野外调查，工程区附近无酸碱工业污染源，根据该区域水文原始资料及相邻工程资料显示，工程区内地下水水质类型为Ca2+、Mg2+型水。所处环境类别为Ⅱ类湿润——半湿润区，地下水和土对砼及砼中钢筋具微腐蚀性。
3.5 结论
根据对工程区及周边范围内基本情况调查，结合该区域原始资料，工程区内没有活动性断层、地裂缝通过，工程区周边地势较平缓，虽基岩局部埋藏较浅，且基岩面起伏较大，但中风化基岩分布连续，承载能力高，临近场地基坑开挖经放坡及支护等手段处理后，不会对工程区及周边构筑物引起不良地质灾害问题。

第四章 GIS运用于基坑加固支护具体实例
4.1 影像数据的获取
本次论文设计的所需要的影像数据主要由91位图下载，地图数据由百度地图下载。
4.2 野外数据采集
本次论文设计需要到野外进行数据采集，具体采集到的数据有高程点，钻孔标高，钻孔点坐标，钻孔所获得的地质数据以及施工区缓冲范围内地形地物点坐标。
4.3 CAD结合南方CASS软件制图
（1） 将野外采集的数据导入南方cass中，进行显示并依比例尺生成相应的地图（1：:1000），图4.3.1。

图4.3.1
（2） 将野外所采集的钻孔地质数据导入CAD，生成相应的地质地层剖面图1-1’，2-2’，3-3’，4-4’，5-5’，6-6’7-7’，8-8’，9-9’，10-10’，如图4.3.2为1-1’钻控剖面图。

图4.3.2 钻孔剖面

4.4 用ArcGis软件处理数据
4.4.1 建立地理数据库
（1）在Arccatalog中创建文件地理数据库，同时创建本次论文设计所需要的各要素图层，图4.4.1。

图 4.4.1 地理数据库创建
（2）运用Arcmap软件加载所创建的图层，同时加载所生成的CAD图，并做相关设置，图4.4.2。

图4.4.2
（3）加载工程区的遥感影像数据，并进行裁剪，坐标校正，图层叠加显示，图4.4.3。

图4.4.3 影像叠加

4.4.2 生成等值线
运用Arcgis软件对导入的图进行等值线的生成，有两种方法，一种是运用91位图上所下载的经过坐标校正后的高程影像数据生成，另一种方法是运用野外采集的钻孔数据和高程点数据生成，本次论文设计采用91位图上所下载的经过坐标校正后的高程影像生成。
（1） 加载所下载的高程数据（经校正，裁剪），在ArcToolbox->Spatial Analyst Tools->等值线，然后再进行相关参数的设置，图4.4.4。

图4.4.4
（2） 创建钻孔点TIN数据：在ArcToolbox->3D Analyst->TIN管理->创建TIN，图4.4.5。

图4.4.5 钻孔TIN
以上完成了基坑支护钻孔点地形TIN和周围等值线的生成，通过等值线可以清晰的看出该区域内的地形情况和钻孔点地形情况、钻孔点位置，为后续基坑加固方案提供较直观的依据。
4.5三维地层建模
对野外钻孔数据进行采集，并进行集中处理，根据钻孔数据中不同地层标高，运用克里金插值法，对提取钻孔数据进行插值处理，最后转成TIN；将生成的不同地层TIN导入到Arcscene中，对其进行拉伸处理，能够较为直观地生成各地层的三维模型，为后续基坑边坡稳定性分析提供较为直观的图形支持。
1、提取钻孔数据，将所需要的钻孔数据制作成标高，并导出成.txt文档，图4.5.1。

图4.5.1 钻孔数据采集表
2、 打开Arcmap，添加钻孔点要素，并将所采集的钻孔数据添加到钻孔点属性表中，图4.5.2。

图4.5.2 数据导入表
3、 在ArcToolbox中打开Spatial Analyst工具按钮，然后依次插值->克里金插值,分布创建个地层上插值图,图4.5.3为杂填土层栅格图,图4.5.4为杂填土转栅格图，其中不同的颜色代表不同的标高。

图4.5.3 杂填土栅格

图4.5.4 杂填土TIN
4、 在运用裁剪工具，裁区钻孔区域以外的部分，并将其导入到Arcscene中，进行拉伸图4.5.5为裁剪后杂填土TIN，图4.5.6为个TIN层导入Arcscene中的场景。

图4.5.5 裁剪后

图4.5.6 叠加图

5、 在Arcscene中单击ArcToolbox，打开3D Analyst工具按钮，然后依次选择Terrain和TIN表面->在两个TIN间拉伸，依次在地面标高层与杂填土层、杂填土层与可塑状红粘土、可塑状红粘土与软塑状红粘土、软塑状红粘土与中风化石灰岩之间进行拉伸。在弹出的菜单中输入相邻的两个TIN，最后点击确定，即可生成对应的模型，图4.5.7为杂填土生成后的三维图层，图4.5.8为钻孔地层三维模型生成叠加后的效果，图4.5.9为插值三维地层图。

图4.5.7 杂填土层三维模型

图4.5.8 钻孔三维地层

图4.5.9 克里金插值法三维地层
到此完成了三维地层模型的构建，方便后续进行基坑边坡稳定性分析。
4.6 三维可视化处理
在基坑加固支护设计中需要对工程区域内的地形和构筑物情况进行全面的了解，如果能够将影像数据与钻孔数据、等高线数据进行叠加并运用GIS软件做相应的三维处理，就能够较为直观的辅助工程设计人员进行设计。本节就是运用Arcmap软件结合Arcscene软件构建工程区域三维地形数据进行可视化分析。
4.6.1 Arcmap与Arcscene软件融合处理
（1） 打开Arcscene，添加工程区影像数据，等值线数据，并在属性中进行相关图层的显示设置，图4.6.1。

图4.6.1 叠加影像图
（2） 将影像图与所生成的TIN图层通过属性进行三维叠加：右键单击影像图->基本高度，图4.6.2。

图4.6.2 地形与影像叠加
（3） 添加钻孔点数据层，并做（3）设置，在属性->拉伸,图4.6.3。
图4.6.3 钻孔拉伸
以上完成了Arcmap软件和Arcscene软件结合生成三维地形图和三维钻孔点的显示，达到全方位对工程区地形进行三维在现可视化显示的目的。
4.6.2 三维构筑物生成
运用ArcMap软件与Arcscene，sketchup软件融合，还原工程区构筑物真实场景。便于工程设计对工程区有一个更直观的了解。
（1） 在Arcmap中将前面所绘制的CAD图导入，然后将建筑物层图和道路图层进行面要素采集和线要素采集，图4.6.4。

图4.6.4 地标要素采集
（2） 对所采集的要素进行属性录入，图4.6.5。

图4.6.5 属性录入
（3） 将所采集的要素导入到Arcscene中，并对相应图层进行设置，使前面生成的TIN与影像、要素图层、等高线图层（由于工程区地形起伏不大，TIN与影像套和后不太直观）进行叠加处理，图4.5.6。

图4.6.6
（4） 对导进去的图层进行拉伸处理，直观显示工程区附近构筑物情况，图4.6.7。

图4.6.7
（5） 运用sketchup软件构建车库三维模型，能够直观的显示车库的实际情况，以助后续基坑边坡支护的相关设计，图4.6.8。

图 4.6.8 车库三维效果
至此完成了三维构筑物的生成与属性数据的录入，使三维地形与构筑物套和，更加真实地还原了工程区及其附近的真实情况，更直观地辅助工程区基坑加固支护设计的完成。

第五章 基坑稳定性分析
基坑稳定性，主要是考虑到在基坑开挖过程中开挖面上的卸载过程，以及开挖后基坑内外产生的压力差（如水位差，负荷差）。由于基坑土体挖出后，使得基坑地基及其周围的应力场和变形场都发生了相应的变化，产生基坑失稳现象，基坑失稳与破坏发生的时间具有不可预见性。但其发生都有其明显的触发性外部因素，如地震、暴雨、外负荷变化或者其它人为因素。
根据《建筑边坡工程技术规范》[S]GB50330-2002，基坑边坡安全等级为二级。基坑边坡稳定安全系数：采用圆弧滑动法计算，边坡稳定安全系数为Fs=1.35。为分析边坡稳定性，并根据该地段边坡边线上所作的钻孔，选择垂直坡面的2条剖面对边坡进行稳定性验算。
根据经验取值及取样试验成果资料，边坡岩土参数取值如下表（表