重庆三峡地区易滑地层路基边坡安全度评价方法研究

摘要

调查表明，重庆三峡地区的大型路基灾害50％以上发育于三叠系巴东组、侏罗系珍珠冲组及第四系崩坡积地层中。这类地层统称为易滑地层。
　　 易滑地层中的路基边坡，在稳定分析过程中使用安全系数评价时忽略了不确定性因素，从而影响了边坡安全性评价的准确性。为了能够对易滑地层地区的边坡安全性作出完整及正确的评价，本文对易滑地层路基边坡创新性地采用了安全度评价方法，实现对传统的安全系数Fs的丰富与补充，从而得到重庆三峡地区易滑地层路基边坡更全面实质的评价。
　　 对重庆三峡地区易滑地层路基边坡安全度评价方法研究的内容主要有以下几个方面：
　　 ①通过对三峡地区易滑地层路基边坡进行详细的现场调研，充分收集和分析前人的研究资料及成果。总结出三峡地区易滑地层三叠系巴东组、侏罗系珍珠冲组的地质特性，从而得到巴东型滑坡再度复活和侏罗系珍珠冲组路基边坡发生破坏的重要原因，以及统计了降雨、库水位升降、及蓄水对路基边坡的影响效应。
　　 ②通过分析现在路基边坡稳定性分析方法的不足，从传统安全系数的定义出发，结合可靠度指标的求解方法，创新性地提出了安全度的概念，并推导出了边坡安全度指标的公式。在此基础上得出安全系数与安全度指标的对应关系表。
　　 ③通过室内直剪试验得到易滑地层岩土物理力学参数数据100个，分析数据得出易滑地层岩土参数c、φ都符合正态分布的结论。
　　 ④通过查找文献和开展数值模拟得知正态分布在数值模拟中存在取随机数时的固有弱点，为了克服这个弱点并进一步提高数值模拟的精度，提出了正态分布随机数取值的改进方法。
　　 ⑤通过对现有资料的分析，完成了边坡稳定安全系数积分表达式的推导，结合蒙特卡洛方法，编写了求解边坡可靠度、安全度指标的Matalb程序。
　　 ⑥通过对易滑地层路基边坡模型分别采用安全系数法、可靠度分析方法及安全度分析方法分别进行安全评价，其结果表明安全度分析方法充分吸取了安全系数法和可靠度分析方法的优点，改正了安全系数法对一个边坡进行评价过于静止和绝对的缺点，克服了可靠度分析方法的过于烦琐的求解过程。
　　 ⑦通过结合实际工程，把安全度评价方法推广到滑动面为折线性的边坡，实现了蒙特卡洛方法在传递系数法中的使用。
　　 ⑧通过改变坡比、坡高得到不同的破坏概率，将数据进行线性拟合，得到坡比、坡高与破坏概率的关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1边坡稳定性分析方法

1.2.2边坡可靠性分析方法

1.3重庆三峡地区易滑地层路基边坡的研究现状

1.4本论文研究的主要内容及技术流程图

1.4.1本论文研究的主要内容

1.4.2本论文技术流程图

第二章 三峡地区易滑地层地质特性及路基边坡安全性的影响因素

2.1重庆三峡地区易滑地层的地质特性

2.2三叠系巴东组地质特性

2.3侏罗系珍珠冲组地质特性

2.3.1沉积环境和物理力学性质的影响

2.3.2沉积结构对物理力学性质的影响

2.4易滑地层路基边坡稳定性的影响因素分析

2.4.1降雨对路基坡稳定性的影响

2.4.2库水位升降作用引起岸坡岩土体性质的变化

2.4.3蓄水后库水作用对岸坡稳定性影响效应

2.5本章小结

第三章 边坡安全度分析基本理论

3.1安全度的定义

3.2边坡工程可靠性分析的基本方法

3.2.1一次二阶距法(中心点)

3.2.2蒙特卡洛方法(Monte Carlo Method)的基本原理

3.3边坡设计可靠度

3.3.1边坡设计可靠度的确定方法

3.3.2可靠指标β与失效概率Pf的关系

3.4安全度指标Kt的公式推导

3.5本章小结

第四章 易滑地层岩土参数的统计特征

4.1概述

4.2工程概况

4.2.1地质构造

4.2.2滑坡物质结构特征

4.3正态分布的拟合优度测试

4.4实验数据分析

4.4.1滑带土抗剪强度指标c实验数据分析

4.4.2滑带土抗剪强度指标(φ)实验数据分析

4.5正态分布随机数取值方法的改进

4.6本章小结

第五章 易滑地层路基边坡安全度分析及工程应用

5.1概述

5.2边坡稳定安全系数积分表达式的推导

5.2.1瑞典条分法积分表达式的推导

5.2.2简化Bishop法积分表达式的推导

5.3危险破坏面的确定

5.4土坡安全度分析模型的建立

5.4.1 c符合正态分布时对边坡稳定影响分析

5.4.2 φ符合正态分布时对边坡稳定影响分析

5.4.3 c、φ同时符合正态分布时对边坡稳定影响分析

5.5工程实例:

5.6坡比与坡高变化对破坏概率的统计分析

5.7本章小结

第六章 结论与建议

6.1结论和成果

6.2问题与建议

致谢

参考文献

附录A Matlab程序代码及注释

硕土期间发表的论著及取得的科研成果