突变理论在岩体边坡稳定性研究中的应用

摘要

岩体滑坡是一种普遍的地质灾害现象，往往会造成重大经济损失和人民生命财产损失。随着经济的高速发展，在交通建设、房屋选址、厂矿安全等方面都遇到各种各样的边坡稳定性问题，边坡稳定性研究显得越来越重要。由于岩体边坡稳定性问题是一种典型的非线性问题，而突变理论可以用来研究不连续现象(特别是由渐变导致突变的现象)、适用于内部作用未知的系统。因此，突变理论可以用于解决传统方法难以解决的问题。 本文利用两种突变模型和由突变理论衍生而来的突变级数法对岩体边坡稳定性进行研究，并提出新的预测方法：1.在利用尖点突变模型进行分析时，把岩体边坡系统看成了一个系统，综合考虑了软弱夹层的剪切应变、压缩应变、地下水的影响，得到了更加实用的岩体边坡失稳力学判据；2.在利用椭圆脐点突变理论进行分析时，根据岩体边坡实测数据，通过构造边坡表面垂直形变与平面坐标的函数，使用最小二乘法计算拟合系数，获得椭圆脐点突变模型的势函数，再转换成椭圆脐点模型的标准形式，最终获得了岩体边坡稳定性的失稳判据；3.在利用突变级数分析岩体边坡稳定性时，将流体包裹体迹面(FIP)迹面特征参数和流体包裹体热动力学参数作为原始数据，构建了岩体边坡评价指标的层次结构，根据获得的突变级数对岩体边坡稳定性进行了初步分析。 上述每一分析方法都使用实例进行了说明，证明了所提方法的可靠性。在此基础上，本文使用VC++编程平台编制了利用尖点突变模型、椭圆脐点模型、突变级数法分析岩体边坡稳定性的可视化应用程序。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1引言

1.2边坡稳定性研究现状

1.2.1岩体边坡稳定性研究历史

1.2.2边坡稳定性评价方法研究现状

1.3边坡工程中突变理论应用的现状

1.4突变理论在边坡稳定研究中的应用价值

1.4.1利用突变理论预测滑坡的优越性和发展前景

1.4.2岩体边坡稳定性预测模型和稳定判据研究

1.5课题研究的目的和意义

1.6本文的主要研究内容

第二章岩体边坡分类及边坡稳定性影响因素

2.1岩体结构分类

2.1.1整体块状结构

2.1.2层状结构

2.1.3碎裂散体结构

2.2岩体滑坡分类

2.2.1滑动

2.2.2崩塌

2.2.3倾倒

2.2.4溃屈

2.3岩体边坡稳定性影响因素

第三章突变理论基础

3.1引言

3.2突变理论的研究对象

3.3突变理论基本原理

3.3.1齐曼突变机构

3.3.2齐曼突变机构的图形分析

3.4突变模型的分类

3.4.1尖点突变模型

3.4.2椭圆脐点突变模型

第四章利用尖点突变模型研究岩体边坡稳定性

4.1地下水对岩体边坡稳定性的影响

4.1.1地下水对岩体的作用机理

4.1.2岩体边坡地下水的基本特征

4.2尖点突变模型的建立与分析

4.2.1系统势能函数的建立

4.2.2尖点突变模型的建立

4.2.3算例分析

4.3本章小结

第五章利用椭圆脐点突变模型研究岩体边坡稳定性

5.1研究方法

5.1.1椭圆脐点突变模型的建立

5.1.2岩体边坡最初失稳点的确定

5.2算例分析

5.2.1白鹤岭边坡

5.2.2其它滑坡

5.3本章小结

第六章基于突变级数法和流体包裹体特征的边坡稳定分析

6.1突变级数法基本原理

6.1.1突变模型控制变量重要性分析

6.1.2控制变量的归一化

6.1.3控制变量的互补原则

6.2基于流体包裹体特征参数的岩体边坡评价指标层次结构

6.2.1流体包裹体特征参数原始数据矩阵的建立

6.2.2岩体边坡评价指标的层次结构的建立

6.3突变级数计算与应用

6.3.1计算规格化矩阵

6.3.2计算突变级数

6.3.3突变级数计算结果分析

6.4本章小结

第七章突变理论预测模型VC++实现

7.1 VC抖简介

7.1.1 visual C++特点

7.1.2Visual C++实现过程

7.2尖点突变模型的VC++实现

7.2.1主要源程序流程图

7.2.2程序使用方法

7.3椭圆脐点突变模型VC++实现

7.3.1主要源程序流程图

7.3.2程序使用方法

7.4突变级数模型VC++实现

7.4.1主要源程序流程图

7.4.2程序使用方法

7.5结果对比

7.6本章小结

第八章结论与展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所参与的项目

致谢