顺层边坡岩体结构的非稳定性态分析

摘要

针对顺层边坡岩体结构的非完善屈曲特征和初始缺陷特性，建立了符合边坡岩体结构赋存状况的力学模型。首先，应用初始后屈曲理论和尖点突变理论，探讨了边坡岩体结构的初始屈曲性态。其次，利用边坡岩体结构屈曲状态下的几何非线性大变形理论和Lagrange中值理论，分析了顺层边坡岩体结构的后屈曲性态，推导出脱离边坡底层岩层的极限长度与模态幅值间的另一非线性关系。最后，对顺层边坡岩体结构的稳定性进行研究，建立了顺层边坡岩体结构发生溃屈破坏的相关判据，并以四川省雅砻江霸王山边坡工程为例，对其进行计算分析。主要内容和结论如下：
　　1.以顺层边坡岩体结构为研究对象，应用初始后屈曲理论和尖点突变理论，探讨了顺层边坡岩体结构的屈曲性态，求出了顺层边坡岩体结构的屈曲临界载荷和模态幅值方程，得到了屈曲突变状态下的分岔集方程，推导出脱离边坡底层岩层的极限长度与模态幅值间的非线性关系。结果表明：顺层边坡岩体结构跨越分岔点的载荷增量及其在分岔点处的临界载荷由尖点突变模型的分岔集确定；载荷增量与边坡岩体结构的材料特性、几何特征及边坡倾角相关，与脱离边坡底层岩层的长度无关；剖分因子随坡角的不同，可剖分出临空和临气边坡模态幅值的表达式，剖分结果表明模态幅值与脱离边坡底层岩层的长度间存在非线性关系。
　　2.应用几何非线性大变形理论及 Lagrange中值理论，研究了顺层边坡岩体结构的后屈曲性态。用二分法思想进行迭代，确定了顺层边坡岩体结构的非对称破断位置，推导出脱离边坡底层岩层的极限长度与模态幅值间的另一非线性关系。结果表明：顺层边坡岩体结构的模态幅值和溃屈极限长度与溃屈破断点位置相关，溃屈破断点是唯一存在的；由于沿边坡方向重力分力的影响，溃屈破断点并非脱离边坡底层岩层的中点，表现出非对称性；不同边坡岩体结构的非对称破断位置是不同的，溃屈破断点位置与边坡倾角、边坡岩体材料特征等有关。
　　3.基于顺层边坡岩体结构的稳定性理论，一方面，推导出边坡岩体结构发生溃屈破坏时的模态幅值、溃屈极限长度、上部下滑段位移及上部下滑段长度的表达式，建立了边坡岩体结构的溃屈破坏判据；另一方面，以四川雅砻江霸王山边坡工程为例，应用边坡岩体结构稳定性判据进行分析，计算结果与前人的计算结果接近。对相关因素对上部岩层下滑力和溃屈极限长度产生的影响进行了分析，为实际工程中边坡的稳定性分析提供指导。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景及研究意义

1.2研究现状及发展趋势

1.3本文的主要研究内容

2顺层边坡岩体结构的分类及破坏机制

2.1概述

2.2顺层边坡岩体结构的基本概念和特征

2.3顺层边坡岩体结构的分类

2.4顺层边坡岩体结构的破坏机制

2.5影响顺层边坡岩体结构稳定性的主要因素

2.6小结

3顺层边坡岩体结构的初始屈曲

3.1顺层边坡岩体结构的力学模型

3.2顺层边坡岩体结构的初始后屈曲

3.3顺层边坡岩体结构的分岔

3.4小结

4顺层边坡岩体结构的后屈曲性态

4.1顺层边坡岩体结构的大变形

4.2顺层边坡岩体结构的非对称破断

4.3顺层边坡岩体结构的溃屈极限长度

4.4小结

5顺层边坡岩体结构的稳定性判据

5.1顺层边坡岩体结构的屈曲

5.2顺层边坡岩体结构的溃屈

5.3顺层边坡岩体结构的剪切破坏

5.4小结

6工程实例

6.1工程概况

6.2工程计算

6.3 边坡稳定性的影响因素分析

6.4小结

7结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

附录