本文是一篇工程管理论文，本文建立了边坡检测系统和数据采集，采用灰色预测方法预测边坡变形，结合SPC方法对数据进行分析，验证了SPC和灰色预测在识别、预测边坡变形方面的可靠性，在边坡变形事故事前或者事中都可以做出反应，为运营管理单位在事前或者事中人工干预提供可行，优化了边坡安全管理流程，总结了高速公路边坡安全管理提升方案。
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
作为高速、安全的交通出行方式，高速公路在一定程度上改变了人们的出行和生活方式。在经济全球化的背景下起着重要的作用，中国的高速公路建设起步晚，始于1980年代，但是它的发展建造速度非常快。截至2021年底，我国的高速公路通车总里程16.1万公里，稳居世界第一位，高速公路已成为我国交通运输业的重要组成部分，在经济发展、文化交流和军事运输中发挥了重要作用。随着高速公路规模在逐年加大，对线路要求增加，需要对不同地区进行边坡开挖，形成较多复杂边坡开挖工程。在边坡后期运营维护过程中，土体之间的应力发生较大改变，周围的土体与边坡形成新的受力平衡。因此，边坡安全稳定性状态问题和边坡挖掘深度、施工时间、地区气候、极端天气以及人为管理等存在较大联系。
在西南山区，桥隧比在很多高速公路的运营里程中超过了50%。因此，边坡工程在高速公路里程中占比很重。受到各种不利因素的作用，容易引发边坡滑坡或者崩塌等灾害，在正常通行的高速公路中，运维管理单位很难及时发现、消除这样的危险，高速通行的司乘人员无法在发现险情的有限时间内做出规避措施，往往会造成碰撞追尾重大交通事故，人身安全受到极大威胁。据公安部交警局统计，近五年西南地区高速公路发生的交通事故占比中，追尾碰撞占比71.1%，而其中30.8%由边坡灾害诱发。
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1.2 研究现状
1.2.1 国内研究现状
（1）边坡检测
许多专家学者对边坡检测进行了研究。在二零零七年,黄玉鹏教授[1]基于已有研究基础和目前高速公路边坡工程建设的现实情况，给出了在当时条件下建设高速公路边坡监控体系的一般程序，并形成了符合公路特性的边坡监控体系。于二零零八年，赵立等人[2]采用2.4GHzZigBee通信协议的无线传感器网络技术，设计了中国高速公路边坡稳定性实时监控的网络系统解决方案，由多组无线网络传感器节点通过集群数据块进行信息传送，由远程监测中心通过GPRS模块传输数据辅助决策，已进行了网络试验与网络模拟，并证实了该设计技术可以适应边坡稳定性实时监控的需求。在2009年，胡志兵[3]对当时高速公路的实际情况进行了调查研究，采用恰当的理论方法和技术手段，对高速公路边坡监测提供了经济、安全和准确的监测方法，设计了相应的边坡监测系统，为后续相似工程条件下的高速公路边坡设计、建造和后期运营提供了宝贵的经验。在2011年，李万里[4]在K47+900、K54+940和K56+385边坡进行了深部位移、锚固应力和混凝土应变的现场监测，采用了先进的光纤布拉格光栅传感监测技术。采用有限元法模拟支护工程K47+900边坡开挖过程，分析边坡稳定性，得出边坡开挖施工过程合理的结论，并且坡度安全稳定可控。在2013年，黄亚[5]分析了云洛高速第一合同段高边坡的工程概况、前期施工的准备和特征，并且设计了详细的工程组织方案。田文[6]依据恩来恩黔高速公路高边坡的监测任务指标，通过分析现状，对比监测方法、监测仪器、监测频率、质量要求和工程规范，列出现状、分析痛点、解决问题。杨伟[7]以湖南省郴宁高速公路万华岩路堑边坡为调查分析对象，组织设计了万华岩边坡监测方案。准确地监测了万华岩质边坡的变形数据，得到了边坡的变形发展规律和安全稳定状况，为后续识别边坡稳定性和预警监测提供了依据。在2014年，蒲建华[8]对边坡施工阶段和运营阶段进行了长期跟踪监测，得到实时监测数据。通过监测数据，可以指导现场施工进度，发现边坡变形轨迹和规律，并对边坡支护措施的有效性进行一定程度的反向核查，从而尽快发现设计和施工过程中的一些缺陷。尽可能的可以改进施工工艺或调整或加固支护防护方案，对可能发生的灾害提前预防，从而有效减少甚至避免事故的发生。张和平等[9]通过研究边坡位移监测数据，分析了高速公路安康段ZK48+505~+652边坡的稳定性，并对边坡的处理效果进行了评价。
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第2章 高速公路边坡安全管理概况及痛点问题分析
2.1 高速公路边坡安全基本情况
在工程实际中，高速公路无论是路堑边坡还是路堤边坡，一般会经过人工开挖或者堆土的处理，而处理之后形成的边坡，往往会改变它的力学状态，其土体内部的稳定性是会减弱的，因此，在高速公路的建设过程中都会针对这些问题，进行相应的处理，即使是在竣工验收运营期间的高速公路边坡，也会定期巡检它的安全稳定状态，并且进行相应的养护管理措施，以此来保证其处于一个长期安全稳定的状态。
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2.2 高速公路边坡安全管理简介
公路边坡安全管理是指滑坡灾难出现的概率以及影响的严重性。边坡灾害如果出现，会带来人员伤亡和损失，造成高速公路运营不通畅，安全隐患大增。依据当前工程经验和专业文献，公路边坡安全管理特征如下：
（1）公路边坡灾害不可避免
边坡工程是人类改造自然的过程。在转化过程中，它处于衰减状态，物质和能量处于非平衡状态。开挖保护完成后，处于临时稳定状态。因此，边坡工程灾害是伴随着建设而产生的，也是伴随着工程现象的存在而产生的。但这并不意味着我们不能控制，在工程运营周期中，通过合理的边坡工程设计和施工，加强养护周期的跟踪监测，预测风险，可以大大降低灾害发生的可能性。
（2）公路边坡灾害具有随机性和诱发性
对于不同地质、水文和气象条件下的边坡变形，如坍塌、崩塌、松弛和蠕变变形，边坡灾害预测的实用随机性非常强。有一些关于这个过程的线索，滑坡前应存在软弱面和软弱构造带的失稳。预测的难点在于寻找这些弱小的结构面。滑坡和泥石流通常是由大量降雨或不可控制的地震引起的，具有突发性、破坏性和非常严重的后果。大型危险岩体和泥石流也会造成次生破坏，重建困难。
（3）防灾刻不容缓
边坡灾害不仅对高速公路运维管理单位和司乘人员造成伤害，而且对附近村庄的建筑物、塔楼和交通枢纽也造成破坏。无数的现实悲剧提醒我们，要控制边坡工程的灾害，确保人员的安全。地方内部交通建设和高速公路的健康运营，迫切需要建立完善的高速公路边坡安全管理评估方式。
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第3章 基于灰色预测的高速公路边坡变形数据建模与分析 ........................ 29
3.1 工程概况 .............................. 29
3.1.1 工程规模和技术标准.................................. 29
3.1.2 地形地貌 ........................... 30
第4章 SPC方法在铜怀高速公路边坡安全管理中的应用 ............................. 53
4.1 SPC方法与分析步骤 ........................................... 53
4.1.1 SPC方法的分析思路 .................................. 53
4.1.2 SPC方法的分析步骤 ........................................... 54
第5章 高速公路边坡安全管理提升方案 ............................... 63
5.1 高速公路边坡安全管理提升的目标和思路............................. 63
5.1.1 提升目标 ............................... 63
5.1.2 提升思路 ................................... 64
第5章 高速公路边坡安全管理提升方案
5.1 高速公路边坡安全管理提升的目标和思路
通过本研究中使用的SPC方法理论和灰色预测模型对铜怀高速公路边坡安全管理中存在问题以及解决办法的描述，验证了SPC方法理论和灰色预测模型能够在高速公路边坡安全管理中进行应用，并且效果很明显。结合高速公路边坡安全管理机构设置，边坡安全管理评价体系，招投标办法，机构运行机制等因素考虑，对铜怀高速边坡安全管理提升的目标和思路如下：
5.1.1 提升目标
高速公路边坡安全管理工作的主要目的就是为了公路的运行通畅，所以安全管理工作的基本原则就必须遵循：“生命安全第一位,预防措施为先”。
“生命安全第一位”是把司乘人员和管理人员的生命安全摆在第一位，安全工作在于正常生产，正常生产必需确保人体生命安全，充分体现了“人类至上”的宗旨。
“预防为主”是实现“安全第一”的最主要手段，通过合理的措施和办法实现公路边坡安全运行控制，进而降低或者消除事故隐患，并尽可能地将事故消除在事前或者萌芽状态中，这也是道路安全管理工作最主要的理念，使公路边坡安全管理的流程标准化、统一化，并且可以在同类地质条件高速公路中推广。
工程管理论文参考
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第6章 总结与展望
本文从铜怀高速公路运维管理者的角度，采用SPC和灰色预测模型对高速公路边坡安全管理进行研究。建立了边坡检测系统和数据采集，采用灰色预测方法预测边坡变形，结合SPC方法对数据进行分析，验证了SPC和灰色预测在识别、预测边坡变形方面的可靠性，在边坡变形事故事前或者事中都可以做出反应，为运营管理单位在事前或者事中人工干预提供可行，优化了边坡安全管理流程，总结了高速公路边坡安全管理提升方案，并得出以下结论：
（1）根据国内外学者对边坡监测、道路安全管理和统计过程控制的研究，确定了基于灰色预测模型的边坡变形预测方法，并将SPC模型作为边坡数据的分析方法。详细阐述了高速公路边坡监测方法、高速公路边坡安全管理、灰色预测模型和SPC方法等理论。
（2）总结分析了当前高速公路边坡安全管理现状及痛点问题，对铜怀高速公路边坡安全管理基本情况进行了介绍，从地形因素、地质勘察和设计方案、环境及人员技术因素和后期维护等四个方面介绍了运营过程中高速公路边坡存在的安全管理隐患。数据采集与监测不足，缺乏预测手段；不能及时监控异常的发生，只能事后处理；安全管理措施不完善，监管水平亟待提升这三个方面是高速公路安全管理的主要痛点问题。
（3）对采集的边坡变形数据进行分析整理，包括铜怀高速（K9+720.000~K9+819.000）路堑边坡监测数据和（K11+627.821~K11+740.000）路堑边坡监测数据。按时间监测点，得到各点在时间序列X方向和Y方向上的累积变化位移。建立GM(1, 1)灰色预测模型，对同一控制点的数据进行预测。所得结果和确定预测值的误差分析见表3.3和表3.4。通过对比边坡监测相关的法律法规和工程规范，预测误差可以满足公路边坡安全管理的要求。
参考文献（略）