基于突变理论的边坡地震稳定性评价方法研究

论文摘要

我国的地质灾害中滑坡现象占比达76.2%,特别是在防护条件弱的乡村更易发生,对人民的财产和人身安全造成了极大的危害。因此研究边坡稳定性对于有效预防和治理滑坡灾害以及水利工程建设的安全施工具有重要的意义。以往的研究方法多采用极限平衡法,其局限于假设条件的存在而难以反映真实的边坡状况。突变理论适用于研究复杂非线性系统问题。突变级数法是突变理论衍生出的解决此种问题的新型方法,此法适于解决复杂性和难易程度更大的问题。本文在突变级数法的基础上利用正交试验设计原理优化试验方案,通过归一化公式得到突变级数值,最终得到边坡状态的稳定性评判表,用于边坡状态的快速简易评判。本文的主要研究工作及成果有:(1)研究了突变理论的基本原理,并基于突变模型的势函数推导出各突变模型的基本形状,最后通过模型之间的对比得到:尖点突变模型和燕尾突变模型在解决工程实际问题方面应用更普遍;而后介绍了突变级数法的基本原理和实施步骤,同时推导出了各突变模型的归一公式,为后文的突变级数法应用打下基础。(2)对正交试验方案中的一组边坡实例做以时程动力分析,第一步采用模态分析得到边坡结构的自振频率和自振周期,以此计算质量和刚度阻尼系数,然后利用设置的9个边坡监测点分析边坡在地震荷载作用下的动位移和动应力响应过程,最后得到以下结论:一是在边坡动位移时程分析中,坡顶处的合位移最大,并且越靠近边界位移量越大,其次是坡腰和坡脚处。二是在边坡动应力时程分析过程中,位于坡脚与坡腰转折处的第一主应力和第三主应力最大,其次是坡脚和坡顶。(3)利用突变级数法研究了边坡地震稳定性,得到以下结论:一是边坡样本点的突变级数和安全系数变化趋势基本一致,说明突变级数同安全系数一样可以用来评判边坡稳定性。二是通过突变级数和安全系数的变化特征得到了边坡稳定性状态评判表,突变级数值在小于0.65时,边坡处于基本失稳的状态;在0.65和0.78区间时,边坡处于缓慢向滑动失稳发展的状态,即亚稳定状态;当大于0.78时,边坡处于安全稳定状态。并通过边坡实例检验此判别标准,准确率达到86.7%。边坡稳定性分析是一项极为复杂的问题,其涉及的影响因素多种多样,论文对于边坡失稳的外部因素仅仅考虑了容重和地震动荷载,而对于其他影响因素并未研究,对于如何分析其他因素以及多种影响因素的耦合作用对边坡稳定性的影响是目前研究中一项亟待解决的难题;此外论文对于边坡内部结构的设定是在理想条件下,并未考虑边坡内部存在的软弱层、节理和裂缝的存在,这种问题是边坡稳定性研究的一个难题,此种问题还需更加深刻的研究。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李青峰

导师: 马孝义

关键词: 边坡稳定性分析,突变理论,突变级数法,边坡状态评判

来源: 西北农林科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 西北农林科技大学

基金: 国家自然科学基金资助项目(编号:51279167)

分类号: TU435

总页数: 78

文件大小: 4004K

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