层状岩体边坡失稳研究及突变理论的运用

摘要

目前大多数工程建设都离不开边坡工程，从房建的基坑工程到路桥的填挖方工程。边坡工程直接影响着主体工程建设，边坡失稳破坏不仅会带来人员财产的损失，还会影响工程建设甚至导致停工，因此边坡稳定性评价工作有着重要的意义。
　　本文研究了层状岩体的失稳破坏形式，基于已有的分类综合简化，得到五种破坏形式。通过查阅相关文献，研究了各类层状岩体失稳机理，对顺向坡及反倾坡的失稳机理进行了必要的分类阐述，对斜向坡失稳机理进行了补充研究。在此基础上，研究了层状岩体失稳判据，结合文献已有公式进行了补充说明，并对因简化带来的公式缺失进行了合理的公式补充。为了研究实例工程的边坡影响，阐述了层状岩体的失稳影响因素，并分为两类进行说明。为了提高强度折减有限元法的计算效率、预测及判断层状岩体边坡的稳定情况，本文引入突变理论。本文对突变理论进行简要介绍并对初等模型势函数进行推导后，最终选取尖点模型作为本文研究层状岩体稳定性评价的理论模型。同时基于已有研究进行了势函数的构建并逐步推导得到判别式。为了验证突变理论对强度折减有限元法计算效率的提升及该方法在工程中的效果，依托某露天矿边坡工程，分别利用传统的强度折减有限元法及基于突变理论的有限元法对该边坡进行分析，对比说明了后者不仅能够正确的得到研究结果，还可以提高计算效率。同时，本研究还发现并验证了突变理论得到的分析结果受弹性模量参数影响较小。为了探索突变理论对边坡失稳时间的预测，本文最后依托该工程的监测数据，进行了曲线拟合并得到误差可接受的预测时间。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 边坡稳定性分析方法研究现状

1．2．2 层状岩质边坡研究现状

1．2．3 突变理论研究现状

1．3 研究内容及方法

1．4 本章小结

第2章 层状岩质边坡失稳研究

2．1 层状岩质边坡结构类型

2．2 层状岩质边坡破坏形式

2．2．2 滑移受压—拉裂形式

2．2．4 塑流蠕滑—拉裂形式

2．2．5 滑移断裂—弯曲形式

2．3 层状岩质边坡失稳机理分析

2．3．1 水平及近水平坡失稳机理分析

2．3．2 顺向坡失稳机理分析

2．3．3 斜向坡失稳机理分析

2．3．4 垂向坡失稳机理分析

2．3．5 反倾坡失稳机理分析

2．4 层状岩质边坡失稳判据

2．4．1 蠕动滑移—拉裂判据

2．4．3 弯曲倾倒—拉裂判据

2．4．5 滑移断裂—弯曲判据

2．5 本章小结

第3章 层状岩体边坡失稳影响因素分析

3．1 岩体固有状态影响因素

3．1．1 结构面的影响

3．1．2 岩层倾角的影响

3．1．3 岩层厚度的影响

3．1．4 岩体性质及产状的影响

3．4．5 边坡几何形态的影响

3．2 岩体外部环境影晌因素

3．2．1 水及风化作用

3．2．2 地震作用

3．2．3 人为作用

3．3 综合影响因素

3．4 本章小结

第4章 突变理论及模型选取

4．1 突变理论概述

4．2 突变理论原理及模型

4．2．1 折迭型

4．2．2 尖点型

4．2．3 燕尾型

4．2．4 蝴蝶型

4．2．5 双曲脐型

4．2．6 椭圆脐型

4．2．7 抛物脐型

4．3 模型对比分析

4．4 尖点模型概述

4．5 势函数构建及应用

4．5．1 势函数构建

4．5．2 应用方法

4．6 本章小结

第5章 工程实例分析

5．1 工程概况

5．1．2 参数修正

5．2 有限元分析

5．2．1 滑动面确定及分析

5．2．2 有限元分析

5．2．3 分析结果

5．3 突变理论分析

5．3．1 在强度折减有限元法中的应用

5．3．2 力学参数影响对比

5．3．3 失稳时间拟合

5．4 对比及分析结论

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

作者简介及科研情况