滑坡抗剪强度参数反演方法研究

摘要

滑坡灾害给社会的可持续发展和人们的生命财产带来严重的威胁。滑坡灾害的频繁发生以及加固处治资金的大量投入，使得滑坡灾害的研究成为热点和难点问题。而岩土体的抗剪强度参数c和ψ值是边坡稳定性分析评价和滑坡处置设计的基础，抗剪强度参数的取值成为影响边坡稳定性分析结果可靠度的关键。因此，研究c和ψ值的确定方法对边坡工程的分析与设计具有重要的实际意义。
　　反演分析采用的边坡稳定性分析模型不同，反算得到的强度参数值也会有所差异。目前国内外边坡稳定性分析最常用的方法为极限平衡条分法，其中传递系数法在折线形滑面边坡的应用最为广泛。本文以垂直分条折线形滑面边坡作为计算模型，考虑孔隙水压力的影响，运用传递系数法反算滑面强度参数c、ψ值。鉴于极限分析上限定理考虑了岩土体材料的应力——应变关系，又较之传递系数法具有严格的理论基础，本文提出了基于极限分析上限法的强度参数反演分析新方法。
　　由于自然界发生的滑坡绝大多数呈三维形态，而且部分滑坡体的三维效应极为明显。而二维分析只是对滑坡体行为的逼近模拟，忽略了滑坡体的侧向约束作用，不能反映滑坡体的实际形态，故本文将二维边坡极限分析扩展为三维极限分析，并将二、三维反演结果进行对比分析。
　　传统的确定性边坡稳定性分析方法未能考虑岩土参数的随机性和不确定性对边坡稳定性的影响，因此本文将概率可靠度理论和反分析方法相结合，提出了一种简单实用的滑坡强度参数反演新方法。
　　通过湘西朱雀洞滑坡工程实例反演结果的对比分析表明，基于二维、三维边坡极限分析方法、概率可靠度理论方法和传统的传递系数法的边坡滑面强度参数反演结果具有较好的一致性，并与现场勘测试验值吻合良好，验证了本文提出的滑坡强度参数反演新方法的有效性。三维极限分析上限法反演的强度参数比二维极限分析方法的反演结果小，体现了滑坡体的侧向约束作用，反演结果更能反映滑坡的真实情况。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 立题意义

1．2 岩土体抗剪强度参数选取的研究现状

1．2．1 滑带土抗剪强度参数研究

1．2．2 岩土体抗剪强度参数反演研究

1．3 存在的问题

1．4 本论文主要研究内容、方法与技术路线

第二章 基于传递系数法的滑坡强度参数反分析

2．1 概述

2．2 反分析基本原理

2．2．1 反分析的基本前提

2．2．2 反分析过程

2．3 传递系数法

2．4 边坡参数敏感性分析

2．5 工程算例

2．5．1 工程概况

2．5．2 计算模型

2．5．3 计算参数

2．5．4 敏感性分析

2．5．5 反算结果

2．6 结论

第三章 基于三维极限分析上限法的滑坡强度参数反分析

3．1 概述

3．2 二维边坡稳定极限分析

3．2．1 机动许可速度场

3．2．2 虚功原理

3．2．3 安全系数求解

3．3 三维边坡稳定极限分析

3．3．1 三维极限分析的基本原理

3．3．2 三维协调速度场

3．3．3 三维极限分析的上限解法

3．4 工程应用

3．4．1 二维反演分析

3．4．2 三维反演分析

3．5 结论

第四章 基于可靠度理论的滑坡强度参数反分析

4．1 概述

4．2 边坡可靠度分析中的问题

4．2．1 边坡工程可靠度研究的必要性

4．2．2 边坡可靠度分析面临的问题

4．2．3 边坡岩土体随机变量特征值的处理

4．3 边坡稳定性的极限状态方程

4．4 可靠度理论在滑坡强度参数反演中的运用

4．4．1 数据表法

4．4．2 约束优化法

4．4．3 基于最优化原理的蒙特卡罗法

4．5 工程应用

4．5．1 无限边坡的稳定可靠性分析

4．5．2 基于极限分析上限法的边坡可靠性分析

4．6 小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要研究成果

致谢