基于最小势能法的三维边坡任意形滑裂面构建与临界滑裂面搜索研究
发布时间：2020-05-28 10:18
【摘要】：地球表面存在大量的自然和人工边坡,在地质作用以及各种外界因素影响下容易发生失稳,边坡一旦失稳将造成了巨大的财产损失和人员伤亡,因此研究边坡的稳定性具有重大的实际意义。边坡失稳时滑体将沿潜在的最危险滑裂面(临界滑裂面)发生滑动,但目前边坡稳定性定量分析时,三维临界滑裂面的搜索仍是一个难题,尚无成熟的方法。因此,本文结合国家自然科学基金项目(N0.51304084)以及前人的工作,基于边坡最小势能稳定性分析方法,开展了三维边坡任意形滑裂面构建与临界滑裂面搜索的研究,主要研究内容及成果如下:(1)提出一种三维任意形滑裂面构造方法。通过随机方法生成滑面的母线和准线,然后使准线最低点以母线为轨道滑动,以准线在坡体内部划过的曲面即为初步形成的滑裂面;在此基础上优化母线及准线的构造过程,形成了三维滑裂面控制点的采集方法和滑裂面微元单元的划分方法,最终通过8个控制参数实现了三维任意形滑裂面的构建。(2)根据以上滑裂面的构建方法,计算滑裂面控制点的坐标,生成滑体数据,基于三维最小势能稳定性分析方法,建立搜索临界滑裂面的目标函数。(3)基于遗传算法的原理,通过自编程实现了三维任意形临界滑裂面的搜索;然后通过经典边坡算例和模型试验验证,将本文方法的搜索结果与其它方法及模型试验的结果对比,结果表明本文方法可行。(4)基于MATLAB软件平台,开发了二维、三维边坡任意形临界滑裂面的搜索程序。为了方便程序的应用,对程序进行了封装,使得操作人员只需要在图形界面内输入相关数据便可得到边坡的最小安全系数和临界滑裂面。
【图文】：
图１．３条块受力示意图逡逑限平衡法应用十分广泛，因此也吸引着大量学者的注意力。在国外边坡的二维普通条分法的基础上提出了边坡的三维任意形滑裂面的法，该方法忽略了条间力的影响。此外，，ＢａｌｉｇｈＭ、ＣｈｅｎＷ、ＵｇａＰ稳定性分析领域取得了可喜的成果。Ｌａｍ等人假设正应力的作用点然后分别建立土条的力矩和力的平衡方程，据此求解安全系数。《＾法的基础上提出三维边坡的稳定性分析方法，首先离散滑体并忽略＾，利用各单元底部与面以及面确定滑裂面形状。并以＆表示系数，ｘ轴方向的土条单元的安全系数记为＆，ｚ轴方向的土条单，当然这两个安全系数对于任意土条单元来说都是相等的，最后利用矩的平衡方程求出边坡的安全系数。Ｊｉａｎｇ和ＹａｍａｇａｍｉｔＭ提出滑稳定性的分析方法，利用各个旋转轴所对应的最小的安全系数确定，此方法没有确定明确的滑动方向，计算过程复杂，所以没有得以推广出了针对三维非对称滑裂面的Ｂｉｓｈｏｐ法分析方法，这种方法假设坡
＃１逡逑ｘ逦单个条块逡逑图１．２滑体离散的条块示意图逡逑Ｈ逦ａ逡逑，Ａ＾７逡逑Ｘ＾ｙｃ邋／ｙ逡逑／邋p海保危蓿义希铃危洛义贤迹保程蹩槭芰κ疽馔煎义嫌捎诩奁胶夥ㄓτ檬止惴海虼艘参糯罅垦д叩淖⒁饬ΑＴ诠夥矫妫义希
本文编号：2685094
【图文】：
图１．３条块受力示意图逡逑限平衡法应用十分广泛，因此也吸引着大量学者的注意力。在国外边坡的二维普通条分法的基础上提出了边坡的三维任意形滑裂面的法，该方法忽略了条间力的影响。此外，，ＢａｌｉｇｈＭ、ＣｈｅｎＷ、ＵｇａＰ稳定性分析领域取得了可喜的成果。Ｌａｍ等人假设正应力的作用点然后分别建立土条的力矩和力的平衡方程，据此求解安全系数。《＾法的基础上提出三维边坡的稳定性分析方法，首先离散滑体并忽略＾，利用各单元底部与面以及面确定滑裂面形状。并以＆表示系数，ｘ轴方向的土条单元的安全系数记为＆，ｚ轴方向的土条单，当然这两个安全系数对于任意土条单元来说都是相等的，最后利用矩的平衡方程求出边坡的安全系数。Ｊｉａｎｇ和ＹａｍａｇａｍｉｔＭ提出滑稳定性的分析方法，利用各个旋转轴所对应的最小的安全系数确定，此方法没有确定明确的滑动方向，计算过程复杂，所以没有得以推广出了针对三维非对称滑裂面的Ｂｉｓｈｏｐ法分析方法，这种方法假设坡
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