关于“斜坡演化的燕尾突变模型研究”的讨论

<正>岩土工程学报2008年7期刊登了题为"斜坡演化的燕尾突变模型研究"[1]的文章。笔者意欲在以下几点与原文作者商榷。(1)介质1本构模型中的问题原文滑坡的分析模型如图1,非均匀软弱夹层厚为h,夹层到坡表面的平均距离为B,坡体重量为W,坡表面的平均位移为a。夹层由两种介质组成,其中介质2具有应变软化特性,l h,ls为夹层中两种介质的统计长度。     

对“斜坡演化的燕尾突变模型研究”讨论的答复

<正>笔者发表于《岩土工程学报》2008年第7期的"斜坡演化的燕尾突变模型研究"一文涉及的某些问题引起潘老师等的深入讨论,笔者在进一步查阅了相关文献[1-16]的基础上就相关问题进行说明,以试图回答潘老师"讨论文"提出的若干问题。     

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。     

斜坡失稳过程的非线性演化机制与物理预报

对应变软化介质材料组成的平面滑动型斜坡,采用Weibull分布描述它的剪应力与应变关系。建立了斜坡系统的尖点突变模型,给出了失稳的充要力学判据,发现斜坡失稳与刚度比和材料的均匀性指标有极大关联性,水的一种重要新作用是增加材料的均匀性(脆性)和降低刚度比。考虑应变软化介质的粘性或蠕变性,建立了斜坡演化的非线性动力学模型--物理预报模型,并给出了根据滑坡位移观测数据反演非线性动力学模型的方法和稳定性判别准则。对鸡鸣寺滑坡根据观测序列进行了动力学模型的反演分析,一个重要发现是:|D|值在加速蠕变阶段陡增出现峰值,而后在接近失稳点时趋于零。根据斜坡在等速蠕变阶段的特点,提出了一个简化的非线性动力学模型和物理预报模型,研究了其分叉和混沌特征,给出了判别混沌的力学准则,发现混沌能否产生取决于滑面介质的力学参数。     

缓倾角层状岩体失稳的尖点突变模型研究

应用突变理论对某层状岩体滑坡进行了研究 ,用弹性力学理论综合考虑地下水因素建立了尖点突变模型 ,分析了滑坡的形成机制 ,认为地下水主要是通过物理化学作用软化了滑面带岩体 ,使滑面带岩体刚度比降低 ,从而使岩体突发失稳 ,地下水的力学作用表现为一种触发因素。并进一步根据突变理论提出了防治建议。     

强降雨作用下岩质边坡失稳的尖点突变

本文以研究强降雨作用下岩质边坡失稳为研究对象,考虑到强降雨条件下,雨水导致介质的出现应变软化和水致弱化的情况,建立了对岩质边坡稳定性进行评价的综合地质力学模型。利用尖点突变理论,分析得出了强降雨作用下岩质边坡失稳的判断依据。并通过实例验证本方法计算得出的边坡稳定性判断依据与实际情况相符。因此,将尖点突变理论应用于强降雨作用下岩质边坡失稳的的分析是合理的。     

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。     

岩体动力失稳的折迭突变模型

讨论了目前采用突变理论研究岩体动力失稳存在的问题。尖点突变模型对同一参数最多有3个平衡状态,其中一个不稳定另两个稳定,它描述的是两个稳定平衡状态在一定条件下可以相互转换、重复的系统;折迭突变模型最多有两个平衡状态,一个稳定,一个不稳定,它描述系统不能重复的本构失稳问题。由系统在平衡位置作准静态位移时的功、能增量关系式,按能量守恒原理推导了两体系统的平衡方程,建立了两体系统动力失稳的折迭突变模型,给出了岩体动力失稳问题的一般方程,得到了系统失稳前后的变形突跳和系统能量释放的一般表达式,基于Weibull分布的岩体本构关系为其特例。     

正确处理好框支一剪力墙结构的竖向刚度突变问题

针对目前出现较多的框支剪力墙结构出现的刚度变化问题提出解决方案。     

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。     

隧道层状围岩失稳的弹性倾斜梁突变模型

应用突变理论,建立了弹性倾斜梁尖点突变失稳模型,在考虑围岩倾角的情况下,分析了围岩的失稳机制,导出了围岩失稳的充要力学条件,得出了层状围岩失稳的力学判据。     

岩石破坏过程的折迭突变模型

将试验机刚度作为有限量,据能量平衡原理建立的岩石破坏的数学模型可归结为折迭突变模型。该模型包含的参数有能量输入率Ｊ和系统刚度比Ｋ,故可恰当地描述岩石破坏时,可能出现的跳跃性失稳（脆性破坏）现象及试验中观察记录到的其他现象,对系统作稳定性分析,并可为伺服加载控制原理提供理论依据。     

网壳结构稳定分析的建模

本文主要研究了网壳结构的稳定分析的建模基础,因为建模基础决定了稳定分析的策略,也决定了稳定分析的正确性和精度。文中在回顾了基本概念的基础上提出了软化区、临界应力的概念和基于机构位移分析的屈曲路线跟踪技术,并给出了软化区的判断原则和临界应力的定义以及平衡路线、屈曲路线跟踪过程和技术。本文所提出的理论和方法可作为稳定分析的应用基础。