基于现场监测的边坡安全评价指标研究

摘要

边坡的安全性评价在实际工程中有着重要意义。随着公路事业的日新月异，各种深挖高填的边坡已经不可避免，由此引起的边坡稳定性问题也是一个不能回避的重大问题。道路边坡失稳不仅会影响在路上行驶车辆的安全，还可能对道路自身造成损坏，导致交通中断甚至是永久的破坏，造成巨大的经济损失。严重的边坡失稳问题不仅关乎社会经济利益，还会涉及人民生命安全。
　　长期以来，边坡的安全性主要依靠边坡的设计工作来保证，但是设计工作中计算所得的安全系数仅仅是边坡在施工完成后的安全状况，并不能反映出边坡从开挖或填筑直到施工结束和日常使用这一过程中的安全状况。基于这一原因，诞生了现场监测技术并得到了广泛的应用。利用边坡现场监测手段能够对边坡在任何时段内的变形、应力和水文状况等信息进行监测，根据监测结果可以详细了解边坡所处环境和自身变化的情况，判断边坡在各监测时段内的安全状态。
　　但是利用现场监测技术判定边坡的安全状况还存在较多的缺点和不足，目前通过现场监测判断和分析边坡稳定状况主要是通过监测手段获得边坡的变形等参数，针对所测得的参数设置一定的警戒值，如果监测结果接近或超过设定的警戒值则认定边坡处于预警或危险状态，反之则认为边坡属于稳定状态。但是这个警戒值的选取很大程度上是根据工作人员的经验确定，如果警戒值确定不当就很容易出现对边坡安全状态的错误判断。
　　本文以典型的高边坡为研究对象，针对目前基于现场监测对边坡进行安全评价方法的不足，主要有以下内容:
　　①.使用PLAXIS有限元分析软件建立边坡有限元模型，对边坡模型进行有限元分析得到位于边坡各部位的测点的位移值，由此分析边坡各部位的变形特征和规律，根据分析结果对边坡现场监测系统中监测点的布置提供建议;
　　②.对现行的边坡安全系数计算方法做一定的了解和介绍，分析边坡自身及其周边环境等要素对边坡稳定性的影响程度;
　　③.利用参数反演理论根据现场监测所得的边坡位移数据反演影响边坡稳定性的主要边坡土体强度参数，最终通过反演所得的边坡强度参数准确的计算边坡在各个监测时段的稳定系数，并据此对边坡的安全状态进行评价。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景、意义及目的

1．2 边坡现场监测和安全评价的研究现状

1．2．1 边坡的变形监测

1．2．2 边坡稳定性计算方法的研究现状

1．2．3 边坡土体力学参数反演法的研究现状

1．3 论文主要研究内容思路及方法

1．3．1 主要研究内容及思路

1．3．2 论文研究主要研究方法

1．3．3 论文的创新点

第二章 边坡稳定性分析方法及其影响因素的分析

2．1 引言

2．2 边坡稳定性分析方法

2．2．1 极限平衡法

2．2．2 强度折减法

2．3 边坡稳定性影响因素的分析

2．3．1 边坡稳定性的影响因素

2．3．2 边坡稳定性影响因素的分析

2．4 本章小结

第三章 边坡现场监控技术

3．1 引言

3．2 边坡表面位移监测

3．2．1 大地测量法

3．2．2 GPS监测法

3．2．3 分布式光纤监测法

3．2．4 近景摄影测量法

3．3 边坡深部位移监测

3．3．1 钻孔测斜仪监测法

3．3．2 TDR技术监测法

3．4 利用PLAXIS程序建模分析边坡位移特征

3．4．1 PLAXIS通用岩土有限元计算软件的介绍

3．4．2 有限元分析模型的建立

3．4．3 有限元模型数值分析

3．5 本章小结

第四章 边坡土体参数反演法

4．1 引言

4．2 边坡土体参数的位移反分析法

4．2．1 边坡土体参数反演本构模型的选择

4．2．2 边坡土体参数位移反分析法分类

4．3 基于BP神经网络的边坡土体参数反演方法及计算实例

4．3．1 BP神经网络训练样本的获取

4．3．2 神经网络的建立和实现

4．3．3 神经网络的检验

4．4 本章小结

第五章 基于现场监测实例的边坡安全评价与分析

5．1 引言

5．2 工程简介

5．3 各监测段监测方案布置与监测结果

5．3．1 现场监测方案的布置

5．3．2 边坡监测结果与整理

5．4 参数反演网络的建立与训练

5．4．1 边坡数值模型的建立与样本数据的获取

5．4．2 BP神经网络的建立与训练

5．5 利用现场监测数据对监测边坡进行参数反演

5．5．1 现场监测数据的处理

5．5．2 利用整理后的监测数据进行参数反演

5．6 利用参数反演结果评价监测边坡的安全状况

5．6．1 利用参数反演结果计算边坡稳定系数

5．6．2 边坡安全系数与边坡监测所得各项数据间的关系

5．7 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果