模糊聚类迭代理论在边坡稳定性分析中的应用

摘要

我国是个滑坡灾害频发的国家，滑坡对人民的生命财产安全和经济建设构成了极大的威胁。随着我国现代化建设事业的迅速发展，在水利水电、矿山、港口、公路、铁路和能源等工程领域逐步形成了越来越多的高陡边坡与深凹边坡，如何安全、可靠、有效地分析与评价边坡的稳定性，并进而实现滑坡预测预报具有重大的理论和现实意义。本文回顾了边坡的稳定性研究的发展现状，指出了各种分析方法存在的不足及发展趋势，提出了本文的研究内容。 岩土的非均质性和复杂性决定边坡稳定性分析中存在不确定性——随机性和模糊性，而模糊性具有更普遍和根本的意义。本文应用模糊数学的方法，采用不确定的方法解决不确定的问题，是边坡稳定性分析的一种新思路的尝试。 文中首先从岩土体的地质模型、力学参数和边坡破坏三个方面讨论了边坡稳定性分析中存在的模糊性以及运用模糊数学方法研究的实际意义。接着以灵宝矿山坡体为工程背景，在物理力学试验的基础上，把模糊聚类迭代理论用于边坡稳定性分析，然后用数值模拟方法与模糊聚类迭代方法进行了比较，结果表明模糊聚类迭代方法适用于边坡稳定性分析，并对分析复杂边坡有其自身的长处。最后对全文进行了总结，并对有待于进一步研究的问题进行了讨论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本文研究的目的和意义

1.2边坡稳定性评价的主要方法

1.2.1定性分析方法

1.2.2定量分析方法(数学模型法)

1.2.3非确定性分析方法

1.3模糊数学应用边坡工程的研究现状

1.3.1模糊数学在边坡稳定性评价中的应用

1.3.2边坡稳定性随机模糊分析

1.4本文主要研究内容与技术路线

第二章模糊聚类理论的数学基础与边坡稳定的模糊性

2.1模糊数学的基本理论

2.1.1模糊集合的基本概念

2.1.2相对状态(或级别)特征值

2.1.3模糊集合运算基本规则

2.1.4隶属函数

2.2边坡稳定性分析的模糊性

2.2.1边坡地质模型的模糊性

2.2.2力学参数的不确定性

2.2.3岩体的变形和破坏特征及边坡稳定的模糊性

2.3边坡稳定性分析与模糊数学理论

2.4本章小结

第三章边坡稳定性的模糊聚类理论

3.1边坡稳定性分析中的模糊聚类迭代模型

3.1.1模糊聚类迭代模型的建立

3.1.2计算方法的实施

3.2模型准确性研究

3.2.1样本质量对计算精确度的影响

3.2.2样本数量对模型精确度的影响

3.3本章小结

第四章模糊聚类迭代理论在灵宝矿山边坡稳定性分析中的应用

4.1工程地质条件

4.2水文地质条件

4.3物理力学性质试验研究

4.3.1现场取样及试件加工简介

4.3.2岩石基本物理参数的测定

4.4模糊聚类迭代理论在灵宝矿山边坡稳定性分析中的应用

4.5本章小结

第五章模糊聚类迭代方法与数值模拟方法的比较

5.1三维快速拉格朗日法的基本原理

5.1.1三维快速拉格朗日法概述

5.1.2三维快速拉格朗日法的本构模型

5.2数值模拟法计算灵宝矿山坡体计算结果及分析

5.3数值模拟法与模糊聚类迭代法计算结果比较和分析

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1本文的主要研究成果和结论

6.2对进一步工作的展望

参考文献

致谢

读硕士学位期间主要研究成果