不同半精确条分法安全系数确定研究

发布时间：2017-07-31 20:33

  本文关键词：不同半精确条分法安全系数确定研究

  更多相关文章： 滑坡 条分法 比较与优选 安全系数 数据统计分析

【摘要】：以条块和整体的静力平衡为条件,假定自滑坡后缘至前缘条块间作用力方向满足某种函数关系,求得稳定系数的条分法被广泛地用于滑坡稳定性分析和防治工程设计。关于条块间作用力方向假定对稳定系数计算结果的影响,摩根斯坦和普莱斯最早提出了只要满足两个解的合理性条件限制,相应的稳定系数彼此相差不大,但大多数半精确条分法不能满足解的合理性限制条件,条块间作用力方向的假定决定了半精确条分法的精度。滑坡防治工程设计中,由于半精确条分法的选择不当,并且安全系数的取值没有明确区分计算所选用的不同半精确条分法,导致剩余下滑力计算结果的偏差较大,造成滑坡防治工程投资的极大浪费或潜在安全隐患,甚至造成工程事故。因此,开展条分法的比较与优选以及安全系数取值标准的研究,对滑坡稳定性分析与防治具有十分重要的科学理论意义和广泛的工程应用价值。本文基于半精确条分法和精确条分法计算公式,采用数据统计分析方法,首先研究半精确条分法和精确条分法稳定系数计算结果的关系,推选更精确、合理的计算方法。其次,在最后一个条块水平剩余下滑力相等的条件下,确定不同半精确条分法安全系数取值之间的函数关系。完成的主要工作包括以下几个方面：(1)增加了当条块间出现拉应力时令其等于零的必要条件,推导了半精确条分法和精确条分法的一般递推公式,通过假定条块间作用力方向满足的函数关系得到了改进后半精确条分法和精确条分法的特解,研究了实用递推法和精确递推法的原理和特点。(2)搜集了50个滑坡算例,利用滑坡稳定性计算与分析软件计算了典型工况下半精确条分法和精确条分法的稳定系数,半精确条分法包括传递系数法、改进的传递系数法、美国陆军工程师团法、罗厄法、简化的简布法、实用递推法和简化的毕肖普法,精确条分法包括斯宾塞法、摩根斯坦-普莱斯法1、摩根斯坦-普莱斯法2、摩根斯坦-普莱斯法3、摩根斯坦-陈祖煜法和精确递推法。(3)以摩根斯坦-陈祖煜法稳定系数计算结果为参考值,利用SPSS软件对半精确条分法、精确条分法与摩根斯坦-陈祖煜法稳定系数计算结果进行了相关分析和回归分析,并对稳定系数计算结果的偏差量进行了频率分析,得出了半精确条分法和精确条分法稳定系数计算结果的关系,推选了更精确、合理的计算方法。(4)对于上述50个滑坡算例,采用改进的传递系数法,给定安全系数从1.05增加至1.50,步长0.05,分别计算了剩余下滑力,并在最后一个条块水平剩余下滑力相等的条件下计算了其余半精确条分法的安全系数,利用SPSS软件对半精确条分法安全系数计算结果进行了相关分析、频率分析、均值的比较和回归分析,确定了不同半精确条分法安全系数取值之间的函数关系。本文主要结论如下：(1)传递系数法不适用于牵引式滑坡和滑动面前缘反倾的倾角较大或者滑动面后缘倾角大于35°的滑坡；改进的传递系数法一定程度上克服了传递系数法的不足,可以适用于牵引式滑坡,但依旧不适用于滑动面前缘反倾的倾角较大或者滑动面后缘倾角大于35°的滑坡；对于滑动面平均坡度较大的滑坡,美国陆军工程师团法稳定系数计算结果可能偏大。(2)绝大多数情况下,半精确条分法稳定系数计算结果之间的大小关系为：传递系数法改进的传递系数法美国陆军工程师团法和罗厄法实用递推法简化的毕肖普法简化的简布法。美国陆军工程师团法和罗厄法稳定系数计算结果相差不大,简化的毕肖普法略大于简化的简布法稳定系数计算结果,两者较接近。(3)绝大多数情况下,精确条分法稳定系数计算结果之间的大小关系为：精确递推法斯宾塞法=摩根斯坦-普莱斯法1摩根斯坦-陈祖煜法=摩根斯坦-普莱斯法2摩根斯坦-普莱斯法3。精确条分法稳定系数计算结果之间的偏差量一般不超过2%。(4)实用递推法和精确条分法稳定系数计算结果接近,计算简单,给定安全系数后能很方便地计算剩余下滑力,推荐实用递推法为滑坡稳定性分析与防治的优选方法。(5)在最后一个条块水平剩余下滑力相等的条件下,不同半精确条分法安全系数取值之间的偏差量随着安全系数取值的增大而增大,传递系数法安全系数的取值平均比改进的传递系数法大1.78%,罗厄法安全系数的取值平均比改进的传递系数法小0.78%,美国陆军工程师团法和实用递推法安全系数的取值平均比改进的传递系数法小1.62%,简化的简布法安全系数的取值平均比改进的传递系数法小5.55%。(6)不同半精确条分法安全系数的取值应满足线性函数关系,对任意给定某种半精确条分法的安全系数,可利用线性函数确定其余半精确条分法的安全系数。如传递系数法安全系数取1.25时,改进的传递系数法、美国陆军工程师团法、罗厄法、简化的简布法和实用递推法安全系数分别应取1.2254、1.2054、1.2154、1.1579和1.2068。本文的创新点为：在对半精确条分法和精确条分法稳定系数计算结果,以及最后一个条块水平剩余下滑力相等条件下半精确条分法安全系数计算结果统计分析的基础上,进行了条分法的比较与优选,并建立了统一的安全系数取值标准,对滑坡稳定性分析与防治的规范化和科学化具有重要的指导意义。
【关键词】：滑坡 条分法 比较与优选 安全系数 数据统计分析
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P642.22
【目录】：

• 作者简介6-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-21
• §1.1 选题的来源、目的和意义14-15
• §1.2 选题的国内外研究现状、发展趋势及存在问题15-18
• 1.2.1 条分法的改进研究15-17
• 1.2.2 条分法的比较与优选研究17-18
• 1.2.3 安全系数的取值研究18
• §1.3 论文的研究内容、技术路线和创新点18-21
• 1.3.1 研究内容18-19
• 1.3.2 技术路线19-20
• 1.3.3 创新点20-21
• 第二章 半精确条分法及其改进21-33
• §2.1 半精确条分法的一般递推公式21-24
• 2.1.1 半精确条分法稳定系数的计算公式21-24
• 2.1.2 半精确条分法条块间作用力的计算公式24
• §2.2 半精确条分法相关特解的改进24-26
• 2.2.1 传递系数法及其改进24-25
• 2.2.2 美国陆军工程师团法及其改进25
• 2.2.3 罗厄法及其改进25
• 2.2.4 简化的简布法及其改进25-26
• §2.3 实用递推法26-29
• 2.3.1 实用递推法的提出26-27
• 2.3.2 实用递推法的特点27-29
• §2.4 其他半精确条分法29-33
• 2.4.1 仅适用于圆弧形滑动面的毕肖普法29-30
• 2.4.2 可适用于非圆弧形滑动面的简化毕肖普法30-32
• 2.4.3 瑞典圆弧法32-33
• 第三章 精确条分法及其改进33-44
• §3.1 精确条分法的一般递推公式33-36
• 3.1.1 满足力的平衡方程的递推公式34
• 3.1.2 满足力矩平衡方程的递推公式34-36
• §3.2 精确条分法相关特解的改进36-39
• 3.2.1 斯宾塞法及其改进37
• 3.2.2 摩根斯坦-普莱斯法1及其改进37
• 3.2.3 摩根斯坦-普莱斯法2及其改进37-38
• 3.2.4 摩根斯坦-普莱斯法3及其改进38
• 3.2.5 摩根斯坦-陈祖煜法及其改进38-39
• §3.3 精确递推法39-42
• 3.3.1 精确递推法的提出39-40
• 3.3.2 精确递推法的特点40-42
• §3.4 简布法的递推公式42-44
• 第四章 条分法的比较与优选44-57
• §4.1 半精确条分法的比较与优选44-51
• 4.1.1 半精确条分法稳定系数计算结果的相关分析44-45
• 4.1.2 半精确条分法稳定系数计算结果偏差量的频率分析45-49
• 4.1.3 半精确条分法稳定系数计算结果的回归分析49-51
• §4.2 精确条分法的比较与优选51-57
• 4.2.1 精确条分法稳定系数计算结果的相关分析51-52
• 4.2.2 精确条分法稳定系数计算结果偏差量的频率分析52-54
• 4.2.3 精确条分法稳定系数计算结果的回归分析54-57
• 第五章 安全系数确定研究57-82
• §5.1 安全系数的定义与取值57-61
• 5.1.1 安全系数的定义57-58
• 5.1.2 安全系数的取值58-61
• §5.2 不同半精确条分法安全系数确定研究61-82
• 5.2.1 半精确条分法安全系数计算结果的相关分析61-62
• 5.2.2 半精确条分法安全系数计算结果的频率分析62-75
• 5.2.3 半精确条分法安全系数计算结果均值的比较75-79
• 5.2.4 半精确条分法安全系数计算结果的回归分析79-82
• 第六章 结论与展望82-84
• §6.1 结论82-83
• §6.2 展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88
• 附录 滑坡算例稳定性计算88-168

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本文编号：601058