基于赤平极射投影和可靠度的岩质边坡稳定性分析方法

发布时间：2020-06-22 03:29

【摘要】：针对山区岩质边坡工程灾害,本文依托国家科技支撑计划课题“西南山区干线公路路基灾变过程控制理论与动态调控技术研究”(编号2015BAK09B01),采用赤平极射投影原理,开展了岩质边坡结构面的选取及结构面参数的分析,论文主要的工作和取得的成果如下:(1)在总结分析赤平极射投影和实体比例投影方法的基础上,提出了基于赤平极射投影-实体比例投影的边坡稳定性分析方法。结合赤平极射投影法和实体比例投影法,将摩擦圆和摩擦圆锥应用到赤平极射投影中,引入摩阻抗力,对岩质边坡进行稳定性分析和安全系数求解。(2)针对结构面多而复杂的岩质边坡,提出了基于赤平极射投影的楔形体失稳概率性分析方法。首先在赤平极射投影图中确定其可能的滑移区域,筛选出可能滑移的结构面交线,缩小计算范围。根据结构面交线的二维经验分布,采用Monte Carlo方法模拟出多条结构面交线,通过对结构面交线平均产状的求解来证明该方法的合理性,再采用快速聚类分析的方法,将筛选出的结构面交线划分为不同的组,以赤平极射投影分析得到滑移区域的对称轴中心作为初始凝聚点,通过多次迭代计算得到滑移区域内的优势结构面。(3)为了解决结构面抗剪强度参数的不确定性,提出了双折减系数法和模糊集理论法对楔形体进行可靠度分析。根据Hoek等提出的楔形体极限平衡法,对不同高度的楔形体进行双折减系数分析,提出了折减系数增幅比,并利用可靠度理论验证了该增幅比的准确性。分析结果表明:随着楔形体高度和岩体容重的增加,坡体稳定性逐渐降低;在此双折减系数分析中,黏聚力的变化幅度不大,而内摩擦角的变化幅度很大,内摩擦角对坡体的稳定性起着决定性作用,因此可以将双折减系数分析中内摩擦角的折减系数值作为楔形体的安全系数。在楔形体稳定性分析中,由于结构面的抗剪强度参数的不确定性,因此将其作为模糊数,应用模糊数和模糊集理论,同时采用蒙特卡罗模拟法,提出了模糊蒙特卡罗模拟法和模糊可靠度指标理论,分析坡体失稳的模糊不确定性。(4)为了探究从楔形体的变形来判断其稳定状态,提出了基于赤平极射投影的楔形体位移分析方法。对楔形体进行受力分析,由于楔形体结构面抗剪强度对楔形体稳定性影响程度不同,根据其受力特点,推导出楔形体结构面权重参数,分别列出只考虑内摩擦角作用,考虑内摩擦角和黏聚力作用,综合考虑内摩擦角、黏聚力、水头作用时的权重参数。参考试验资料及相关规范,列出单结构面坡体的最大剪切位移,运用求解得到的权重参数求解出楔形体的最大剪切位移,设定楔形体安全系数推导出临界位移值,根据监测点与结构面交线位置关系,判断监测点位移与最大剪切位移的关系。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U418.5
【图文】：

全貌图,岩体结构面,结构面,产状

图 3.5 滑坡全貌图表 3.2 岩体结构面产状倾向(°) 倾角(°) 结构面编号倾向(°) 341 13 20 110 136 50 21 257 351 34 22 199 ... ... ... ... 139 51 29 216 225 30 30 128 ... ... ... ... 264 81 36 227 196 26 37 59 69 27 38 19 移分析

等密度图,结构面,交线,极点图

1 a a b bb b a atan cos tan costan ( )tan sin tan siniφ α φ ααφ α φ α--=-(3-31)a a b btan cos( ) tan cos( )i i iφ = φ α - α = φ α - α(3-32)式中：αi——为结构面交线的倾向；φi——为结构面交线的倾角；αa——为结构面 A 的倾向；αb——为结构面 B 的倾向；φa——为结构面 A 的倾角；φb——为结构面 B 的倾角。依据以上公式，求解结构面交线的产状，利用 MATLAB 软件，编制相关程序，所有结构面任意两两相交，共求解出 703 条结构面交线的产状，表 3.3 列举了部分结构面交线产状的统计参数。根据楔形体的滑移分析，将所求得的 703 条结构面交线进行筛选，参照图 3.7中边坡的赤平极射投影图，筛选出位于阴影区域内的结构面交线。借助于MATLAB[82]软件，共筛选出 158 条位于阴影区域内的结构面交线，表 3.4 为筛选的结构面交线产状的统计数据，图 3.8 为利用 DIPS 软件绘制出筛选的结构面交线极点图和等密度图。

【相似文献】