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。     

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。     

边坡稳定性判别的几种方法

介绍了边坡稳定性研究的背景及必要性,并对边坡的分类、边坡失稳的原因和特点、稳定性分析计算等方面进行了分析,阐述了边坡稳定性的几种判别方法,在突变理论分析中,通过尖点突变模型,分析了边坡失稳的过程,总结归纳出经验法、Sarma法、突变理论判别方法等的适用范围以及优缺点。     

突变理论在边坡稳定性评价中的应用

运用非线性科学中的突变理论对边坡稳定性进行了分析,介绍了突变理论的基本原理,并采用尖点突变模型分析失稳的过程,讨论突变理论在边坡稳定性评价中应用的合理性和可行性.     

隧道围岩-初支系统灰色突变失稳预测模型研究

为了预测风化岩质隧道围岩-初支系统的失稳险情,结合具体工程实践,采用系统工程科学理论和非线性科学的灰色尖点突变理论,根据系统协调性变化趋势判断其稳定性的原理,对围岩-初支系统的拱顶沉降和洞周边墙变形收敛值的现场监测数据进行平滑处理和一次累加生成变换,进行围岩-初支系统的拱顶沉降与洞周边墙的变形收敛值之比与距初支时间的多项式回归拟合,建立一个围岩-初支系统的灰色尖点突变失稳预测模型,对围岩-初支系统的失稳时间进行预测.研究结果表明:可通过建立围岩-初支系统的灰色突变失稳预测模型分析系统协调性的发展趋势,判断其稳定性;获得围岩-初支系统失稳的临界时间和系统失稳的前后时间差,准确地对围岩-初支系统失稳过程(包括临界状态)进行预警预报.     

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     

金川二矿水平矿层几何非稳定性分析的突变模型

首先根据金川二矿水平矿层的开采特点和地质及力学背景,将其简化为两端受水平力作用的弹性地基梁.然后依据非线性突变理论建立水平矿层的尖点突变模型并得到矿层的失稳条件.最后根据突变模型及失稳条件对水平矿层在逐渐被采薄过程中的稳定性状况进行预测分析,得出矿层不会发生几何非稳定性突然失稳事故的结论.     

隧道围岩–初支系统灰色突变失稳预测模型研究

为了预测风化岩质隧道围岩–初支系统的失稳险情,结合具体工程实践,采用系统工程科学理论和非线性科学的灰色尖点突变理论,根据系统协调性变化趋势判断其稳定性的原理,对围岩–初支系统的拱顶沉降和洞周边墙变形收敛值的现场监测数据进行平滑处理和一次累加生成变换,进行围岩–初支系统的拱顶沉降与洞周边墙的变形收敛值之比与距初支时间的多项式回归拟合,建立一个围岩–初支系统的灰色尖点突变失稳预测模型,对围岩–初支系统的失稳时间进行预测。研究结果表明：可通过建立围岩–初支系统的灰色突变失稳预测模型分析系统协调性的发展趋势,判断其稳定性;获得围岩–初支系统失稳的临界时间和系统失稳的前后时间差,准确地对围岩–初支系统失稳过程(包括临界状态)进行预警预报。     

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。     

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.     

强降雨条件下山区填方场地边坡稳定性分析方法

为探究强降雨条件下山区填方场地边坡稳定性,文中以某山区工程项目为依托,将其填方场地地质条件作为背景,根据分析需要,选择离心机、数据采集、监视等装置,并确定其参数;为模拟边坡的失稳情况,制作边坡结构模型,并通过人工降雨模拟强降雨条件;最后完成对边坡极限平衡法稳定的计算,得出边坡稳定性安全系数。通过该分析方法确定边坡粘土含水率与软化特性符合幂函数关系,并明确边坡失稳与填筑次数、边坡含水量等条件因素相关。     

基于尖点突变理论的充填体下采空区安全顶板厚度计算模型

 充填体下采空区顶板结构普遍存在于利用充填体进行回采的矿山。为了保证矿山的作业安全,合理确定充填体荷载作用下顶板厚度参数具有重要意义。在分析充填体下采空区顶板结构形成及破坏机制的基础上,建立该顶板结构的稳定性力学模型,应用尖点突变理论分析其失稳的力学机制。依据顶板结构尖点突变模型失稳的充分条件和必要条件,推导得到充填体下采空区顶板极限厚度值表达式。结合某铅锌矿工程实例,计算得到矿山安全顶板厚度应大于11.48 m,在数值模拟验证和实际生产中,取顶板厚度值为12 m。验证结果表明：尖点突变理论可以有效阐释充填体下采空区顶板结构失稳的力学机制,而将其运用到顶板或类似结构的稳定性分析和参数设计中是合理可行的。     

利用突变理论分析工程事故中压杆失稳问题

从压杆稳定的基本体系出发,利用突变理论的基本公式推导出压杆失稳的尖点突变模型,并且利用算例对推导出的尖点突变模型进行验证,得出的结论证明了利用突变理论分析压杆失稳问题的可行性。     

高海拔寒区岩质边坡变形破坏机制研究现状及趋势

高海拔寒区矿山岩质边坡变形破坏机制研究已取得一定的研究成果,但基于现行理论与技术还难以全面解决未来高寒边坡失稳机理和灾害防控的所有问题,至今尚未建立起完善的高寒边坡开采研究体系和边坡稳定性判别标准.本文对高寒岩质边坡变形破坏的室内岩石力学试验、边坡物理相似模拟、多场多相耦合数值模拟、变形破坏原位监测、高海拔寒区岩质边坡失稳机理五个方面开展了大量的文献调研,总结高寒岩体变形破坏有关的研究成果,继而对存在的问题进行探讨并分析当前研究的不足,总结出高寒岩质边坡变形破坏研究领域亟待解决的关键问题:一是开采扰动条件下高海拔寒区矿山边坡岩体结构损伤劣化机制,二是冻融循环条件下流-固-气多相多场耦合边坡失稳时效特征与评价方法;并就未来高寒边坡变形和破坏研究方向及发展趋势予以分析,指出开展不同应力路径冻融循环耦合作用下岩体结构损伤劣化机理研究,开展爆破采动条件下高海拔寒区岩质边坡结构面致溃机制及边坡失稳破坏研究,开展地震荷载作用下高海拔寒区节理岩质边坡地震动力响应及致灾规律研究,研究多场多相耦合条件下节理岩体损伤劣化机理,开展高海拔寒区矿山边坡抗寒多参量实时安全监测及失稳预警技术研究五个方面是未来研究的趋势.     

岩质高边坡稳定性分析与计算

对岩质高边坡稳定性的影响因素进行了介绍与分析,包括边坡形态、各种风化作用、地下水与地表水的作用、岩体结构、地质构造、岩体的各类物理力学参数、地震和爆破震动作用以及其它的一些人类工程活动。以某矿山岩质高边坡为研究背景,对其开展了现场调查,获取了边坡的结构面和裂隙统计结果。采用层次分析法对影响边坡稳定性的各主要因素进行了分析,得出影响边坡稳定性因素对边坡稳定性影响的大小为:岩性及岩体结构地质构造水的作用岩体内摩擦角岩体粘聚力爆破震动强度风化作用。采用极限平衡中的Sarma法对C3边坡在不同的工况条件下的稳定性系数进行了求解,结果表明,在三种工况下其安全性系数分别为1.343、1.318、1.276,表明不同工况下此边坡均能保持稳定而不发生失稳破坏。     

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。     

基于位移突变判据的岩质边坡动力稳定性研究

位移突变判据是岩质边坡稳定性分析中常用的一种手段,然而目前在确定永久位移值突变点的确切位置方面存在着较大的人为主观因素,并且缺乏合理的数学公式来支持。针对这一现状,本文采用指数函数对地震永久位移与强度折减系数的关系曲线进行拟合,然后通过坐标系转换的方式,结合数学理论公式推导获取了永久位移值突变点在关系曲线中的位置,并使用该方法对各级烈度地震作用下岩质边坡的动力稳定性规律进行研究,取得了较好的结果。最后将本文方法应用于汶川地震区岩质边坡实例研究中,稳定性计算结果与现场地质调查情况相符,验证了本文方法的工程实用性。     

软岩地区超高超陡岩质边坡稳定性及加固设计参数研究

依托于武陵山大道项目,结合岩质边坡真实的力学特性,使用理正岩质边坡稳定性分析软件对岩质边坡进行稳定性分析。对无锚杆状态下陡峭岩质边坡进行敏感性分析,根据分析结果对其中不稳定岩质边坡进行加锚杆处理,进一步在锚固状态下进行锚固参数分析。通过分析计算得出岩质边坡在无锚杆、加锚杆锚固以及取消锚杆自由段的不同条件下,合理稳定的边坡比与锚杆加固条件。研究成果为山区典型类型的岩质边坡稳定性分析与锚固设计提供参考,为武陵山大道项目中的实际岩质边坡处理提供依据。     

岩质边坡稳定性评价方法综述

岩质边坡稳定性判别是一个综合性问题。边坡稳定性评价包括定性分析、失稳模式判别和定量分析等方法。定性分析方法有SMR法、CSMR法,依据赤平投影法对边坡的失稳模式(如平面滑动、楔体破坏、倾倒破坏)做出相应判别;定量分析则是根据上述的3种不同失稳模式选择不同的评价方法。本文对岩质边坡稳定性评价方法作了综述分析,并介绍了陈祖煜提出的一种三维刚体极限平衡分析法。     

灰关联分析法在岩质边坡稳定性分析中的应用

采用灰关联分析方法对影响岩质边坡稳定性的17种因素进行了分析,通过具体工程实例的计算,得出影响岩质边坡稳定性的各种因素的主次关系,为岩质边坡分析中应重点考虑的影响因素提供了依据。