边坡失稳的尖点突变模型研究

通过建立边坡地质力学模型,考虑内外环境因素对边坡稳定性的影响,应用非线性科学建立了完善的边坡失稳突变理论模型,分析了突变模型中控制变量对边坡产生快速和慢速蠕滑失稳的影响。因刚性极限平衡理论在评价边坡稳定性存在不足,应用刚度效应失稳新理论得到了边坡产生蠕滑失稳的判据,其分析结果能很好解释蠕滑型边坡失稳的机理,从而揭示了应用突变模型研究边坡失稳现象的可行性。     

土石坝失稳的尖点突变模型与临界条件

土石坝是一个复杂的非线性系统,其失稳过程的力学行为是一个不可逆的非线性动力学演化过程。根据土石坝的特点,应用突变理论,建立了一个考虑坝体材料应变软化效应和水致弱化效应的尖点突变模型,通过对模型进行平衡分析,获得了坝坡失稳的力学判据。通过对失稳判据的分析得出,土石坝发生突变失稳的必要条件,取决于坝体材料特性、库水位及库水位变化情况,高洪水位或由高水位骤降时因坝坡上部材料刚度降低而容易发生突滑失稳,是坝坡稳定的控制工况。最后,根据系统突变条件得出了坝坡失稳的临界位移和临界几何—力学参数,为土石坝稳定分析和安全评价提供新的途径。     

基于突变理论的土质边坡非线性演化分析

应用突变理论对土质边坡稳定性进行研究,从系统能量的角度出发,综合考虑边坡土体的成层性、应变软化特性和水致弱化性质而建立了尖点突变模型.突变分析表明,系统内部多重参数(如应变软化程度mi、含水量ξi、剪切刚度比ki、位移峰值强度ui)综合决定系统状态的控制变量a,b,并且内部参数受各外部激励因素的影响都是非线性的,边坡的孕育是一个复杂的非线性演化过程.同时,详细论述了3种典型边坡(稳定型边坡、外部因素持续作用下同步失稳的边坡和滞后失稳型边坡)的演化路径.     

降雨触发滑坡的尖点突变模型

针对降雨触发的滑坡，以斜坡平面滑动失稳为例，考虑滑面介质的应变软化和水致弱化性质，提出了一个简单的力学模型，并运用突变理论分析其失稳的力学机制，在突变分析中，通过尖点突变模型，详细讨论了刚度比，含水量，几何－力学参数等因素对滑坡孕育和触发过程的影响。结果表明：斜坡演化过程是其内部因素和外部因素共同作用的结果，其中内部因素起主导的定性作用，外部因素起触发作用。通过突变分析发现，一个完整的滑坡孕育演化过程包括5个阶段：稳定－减速滑动－匀速滑动－加速滑动－剧源。从整体上深化了对斜坡失稳机理的认识。     

对边坡失稳潜滑带为两种介质的尖点突变模型研究的讨论

对将潜滑带假定为仅具弹性和兼具弹性、硬化和软化特性2种介质构成的边坡失稳问题归结为尖点突变模型研究的逻辑和结果进行分析后指出:坡体为刚体、潜滑带由上述2种介质构成的边坡失稳模型中无大量弹性能瞬间释放和突滑机制,不能与尖点突变平衡曲面上状态变量从一叶跃到另一叶的伴随大量能量释放的行为相对应;该边坡失稳模型势函数中只有①区段的弹性参数,而没有①区段残余强度参数,不能用于讨论边坡失稳、下滑问题;尖点突变平衡曲面上,状态变量可以上跃和下跃,且上跃到下跃处的参数滞后以及上、下叶的系统状态可以循环往复实现是尖点突变的基本特性。边坡失稳不可逆,既不能反向跳跃(即失稳下滑后边坡又突然恢复原状),又没有滞后特性,不能将尖点突变作为边坡失稳原型的数学模型。     

考虑降雨影响的非饱和土基坑边坡突变失稳分析

降雨入渗往往是非饱和土基坑边坡失稳的主要诱发因素之一,同时边坡失稳又具有突发性。基于突变理论提出了考虑降雨入渗影响的非饱和土基坑边坡稳定性分析方法。根据分析边坡稳定性的塑性极限方法的上限理论建立了边坡失稳尖点突变模型,并得出边坡突发式滑坡的特征关系式,用突变理论对非饱和土边坡稳定进行了初步研究。研究表明,基坑边坡失稳是一种突发性的破坏,外界环境的变化(如降雨入渗导致土体抗剪强度的降低)是基坑边坡发生突发性破坏的决定性因素。     

基于突变理论的岩质边坡失稳预警模型

以某岩质边坡为例,利用FLAC有限差分软件分析不同折减系数下位移变形特征,然后利用尖点突变理论分析岩质边坡的临界折减系数,从而建立岩质边坡失稳判断新的预警模型。     

走向条带煤柱破坏失稳的尖点突变模型

走向条带煤柱的破坏失稳是典型的偏离平衡态的非线性过程。在建立走向条带煤柱力学模型的基础上,应用突变理论建立了走向条带煤柱滑移破坏失稳的尖点突变模型,导出了条带煤柱破坏失稳的充要条件表达式。该突变模型考虑了地下水对条带煤柱稳定性的影响,认为地下水的作用主要是通过软化煤柱弹性核区的强度、降低煤柱弹性核区的刚度从而降低条带煤柱的稳定性。并根据模型对走向条带煤柱破坏失稳的机理进行了分析。为条带开采煤柱的稳定性及破坏失稳研究提供了新的理论方法。     

对“缓倾角层状岩体失稳的尖点突变模型研究”讨论的答复

 在“缓倾角层状岩体失稳的尖点突变模型研究”一文中 (以下简称原文 ) ,我们主要有两个意图 :①目前所建立的边坡岩体失稳的尖点突变模型均忽视了地下水的作用 ,而地下水是影响边坡稳定性的一个重要因素 ;②“红层”地区边坡失稳尚未建立尖点突变模型。基于上述想法 ,我们引入水致弱化函数建立了四川某公路深挖路堑附近某边坡岩体失稳的尖点突变模型。没想到潘岳等老师对原文很感兴趣 ,很高兴在此做一些讨论。突变理论在其发展初期主要是解决数学上的一些问题 ,即说明“参数的连续变化怎样会引起不连续现象的” ,是为了对一个光滑系统中可能出现的突然变化作出适当的、主要是定性的描述。在其产生初期 ,遭到了许多学者的批评     

突变理论及其在隧道失稳中的应用

对突变理论的基本原理进行介绍,重点分析尖点突变模型及特性,并对了用突变理论解决岩石力学的方法进行探讨,通过实例进一步说明突变理论在隧道失稳中的应用。     

强降雨作用下软弱夹下卧层边坡稳定分析

采用大型非线性有限元软件ABAQUS,基于饱和—非饱和渗流理论,建立了强降雨条件下非饱和夹软弱土层土坡稳定性分析有限元模型,并结合实例,研究了雨水入渗的瞬态渗流对应力与位移的影响,并分析了边坡的稳定性,可以为强降雨条件下夹软弱土层边坡稳定性评价及工程预防提供参考。     

准脆性材料破裂过程失稳的尖点突变模型

岩石等准脆性材料在非刚性加载条件下的非稳定问题研究，有助于预报材料或结构的失稳破坏、推断灾害等突变现象的剧烈程度。首先推广了基于Weibull分布而建立的特殊的破裂过程失稳的尖点突变模型，得到材料破裂过程的失稳条件、失稳开始时系统的总变形、失稳前后的变形突跳和系统能量释放的一般表达式，从而阐明一般情况下，失稳及其剧烈程度完全由材料性质及加载体的刚度决定，而且失稳程度与干扰程度即总变形无关。结合基于Weibull和对数正态分布的两种本构曲线进行讨论，从中推得系统的起始刚度之比越小，越易发生失稳，系统的总变形越明显，而失稳突跳和能量释放越大;材料均匀程度的影响是双重的，当材料比较均匀时，均匀度减小，整个系统的总变形随之减小，失稳加剧；当材料过于不均匀，继续减小均质度则情况相反，以致不发生失稳。还利用建立的力学模型，给出上述两个材料本构方程的参数之间的关系。     

高陡岩质边坡破坏失稳影响因素分析

对影响高陡岩质边坡破坏失稳的众多因素进行了分析,重点归纳和总结了边坡的几何特点、岩土结构、软弱夹层和降雨等条件在边坡破坏失稳过程中的规律,提出影响高陡岩质边坡稳定的因素较多,通常是多种因素共同作用的结果.     

雨水软化下路基土质边坡失稳模式及判别阈值

 为了提高雨水软化条件下路基土质边坡稳定性分析的准确性,开展路基土质边坡失稳模式及其判别准则分析,提出边坡失稳随软化深度 增加依次呈现单位土条式、组合式及整体式3种模式;采用滑体长度L与软化深度 的比值 作为表征参数,确立界定3种失稳模式的2个阈值 和 ;基于刚体极限平衡条件,构建以组合式失稳模式为基础且涵盖3种失稳模式的边坡稳定安全系数统一表达式。研究表明：单位土条式与组合式失稳模式转化阈值 和组合式与整体式失稳模式转化阈值 受坡体强度参数及几何参数影响并不显著,范围分别为15.2～20.0和3.0～6.3; ＜ 时采用单位土条式顺坡平面失稳模式忽略滑体上下缘滑体力学作用会得到偏于保守的结果, ＞ 时采用以圆弧滑面为代表的整体式曲面失稳模式则偏于危险,而 ≤ 时采用对数螺旋形和圆弧形的整体式曲面滑动模式差异不大。     

岩石渗透率与应力、应变关系的尖点突变模型

应用突变学理论,研究了试验全过程中渗透率与应力、应变之间的关系,建立了岩石渗透率与应力、应变关系的尖点突变模型。实例分析表明:尖点突变模型用于描述渗流条件下岩石应力、应变关系是恰当的。     

尖点突变模型在梁柱稳定性分析中的应用初探

本文应用突变理论建立了两端铰支的梁柱失稳的尖点突变模型,并借助数学工具,分析了梁柱失稳过程中平衡的特性。     

强降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的基岩型层状边坡可靠度分析

边坡土体因其自身的不均匀性及试验监测的不准确性,饱和渗透系数表现出一定的变异性。为探索强降雨条件下基岩型层状边坡的稳定性及失稳破坏概率,以笔者前期对基岩型层状边坡降雨入渗及其稳定性模型的研究为基础,结合Monte Carlo法,建立了考虑饱和渗透系数变异性的基岩型层状边坡稳定性可靠度计算模型,并基于MATLAB将这一计算过程程序化。最后,利用建立的基岩型层状边坡可靠度计算模型,得到了张家湾滑坡在不同饱和渗透系数变异系数及降雨强度下的失稳破坏概率,分析了饱和渗透系数变异系数及降雨强度对滑坡失稳破坏概率及安全系数均值的影响。计算结果表明在一定降雨条件下,当失稳破坏概率小于50%时,变异系数越大、滑坡发生失稳破坏的概率越大;当失稳破坏概率大于50%时,变异系数越小、滑坡发生失稳破坏的概率越大。     

关于“基于突变理论的高拱坝失稳判据研究”的讨论

原文将位移和塑性应变能作为系统失稳考察量,并在 1.2 节第 8 行以下述及：为了考察拱坝安全状态变化过程中失稳考察量的变化,用强度折减法进行有限元分析。随着强度的逐级折减可得到多级强度条件下的失稳考察量,即获得安全储备系数…     

关于“缓倾角层状岩体失稳的尖点突变模型研究”的讨论

采用突变理论方法讨论滑坡问题的想法是好的。刘军先生在《岩土工程学报》2 0 0 1年第 1期上发表的“缓倾角层状岩体失稳的尖点突变模型研究”[1] 一文 (以下简称原文 ) ,在这方面做了一些有益的工作 ,例如引入降水弱化函数 ,但文中有关假设及分析尚须进一步研究 ,现提出与作者商榷。 (1)关于分析模型岩体下滑是由于其下滑移带剪切破坏。作者假设厚为Ｈ的滑带由两部分组成 ,一部分为均质软弱泥岩 ,另一部分为坚实均质弹性岩体。泥岩在其峰值抗剪应力 τ0 后弱化段的应力-应变或应力 -位移关系为τ =τ0 ｅｘｐ[-12 (γγ1) 2 ] =τ0 ｅｘｐ[-12 (ｕｕ1) 2 ] (1)式中     

强降雨条件下非饱和双层土质边坡稳定性有限元分析

结合实际边坡工程项目,利用非饱和土的渗流理论和强度理论,建立非饱和双层土质边坡的二维有限元模型,分析非饱和土边坡在强降雨条件下孔隙水压力场的分布规律和稳定性变化规律,研究表明:非饱和土边坡的孔隙水压力场的分布与降雨持续时间有关,在降雨初期,边坡坡脚的孔隙水压力有所增加,随着降雨时间的增长,边坡的斜坡面和顶面的正孔隙水压...