边坡工程稳定性耦合分析理论与方法研究

 博士学位论文摘要　结合现场工程实际问题, 回顾和总结了前人的研究成果, 针对边坡工程稳定性评价和工程设计提出了边坡工程稳定性耦合分析理论和方法。主要研究内容包括:(1) 创建了边坡工程状态模型的概念, 它更能全面地反映边坡工程的各类属性和边界条件, 以及边坡稳态的不确定性和变化性。边坡工程状态模型是指构成边坡的各要素属性及其赋存环境的地质、力学特征的综合, 主要由3 方面组成, 即边坡的几何属性、边坡的物理力学属性和边坡的环境属性。(2) 在Sarma 法和MSARMA 法基础上, 进一步推导了考虑边坡坡面加固力和非齐次边界条件下的边坡稳定系数计算公式, 该公式适用于各类边界条件和附加荷载作用下的边坡稳态评价, 是Sarma 法更普遍的形式。研究表明, 边坡稳态MSARMA分析方法基本假设条件少, 数学推导严密, 适用于具有复杂岩土体结构的边坡稳态评价和工程设计。(3) 研究了边坡岩土体物理力学参数、地下水、地震和工程力学等因素的动态影响规律, 特别建立和研究了工程排水和自然排水模式对边坡稳态的影响。形成了考虑多因素复杂状态下边坡稳态敏感性分析的系列方法和相应的评价分析软件系统。(4) 论述了边坡可靠性分析输入概率模型的确定方法, 并对边坡可靠性蒙特卡洛模拟法的基本思想、模拟步骤、误差估计和收敛性检验, 以及随机变量的抽样作了详细研究。在此基础上, 实现了蒙特卡洛模拟法与MSARMA 法的有机耦合。从确定性理论和不确定性理论两方面评价边坡的稳定性, 相互对比和验证。(5) 在边坡稳定性MSARMA 分析系统基础上, 研制了具有优良用户界面的边坡工程稳定性耦合分析系统, 并在巴东黄土坡滑坡和深圳黄贝岭边坡两个工程中得到具体应用。研究结果表明, 耦合分析系统具有较完善的功能和重要的实际意义, 为边坡稳态综合评价和设计开辟了新途径。     

多方法分析岩质边坡稳定性及工程应用

通过工程实例，采用多方法对岩质边坡稳定性作出了定性和定量评价，指出多种方法联合使用、相互校核可以提高评价分析的准确度，这也是今后岩质边坡稳定性评价的研究方向和发展趋势。     

浅析边坡稳定性分析研究

介绍了边坡稳定性分析的定性、定量评价方法以及非确定性模型评价方法，并对边坡稳定性有限元分析方法作了比较，对边坡稳定性研究发展具有一定的指导意义。     

岩土边坡系统稳定性评价初探

首先对利用数值计算结果进行岩土边坡系统稳定性评价的方法进行了分析，由此指出了现有确定性分析领域内主要稳定性评价方法的缺陷，最后提出了岩土边坡系统稳定性评价的新思路，并作了实步的探讨。     

基于范例推理的边坡稳定性智能评价方法研究

博士学位论文摘要 随着我国国民经济的快速发展和国家对基础设施建设投入的不断扩大,在铁路、交通、能源、矿山、水利水电等工程领域逐步形成了越来越多的高陡边坡和深凹边坡,如何安全、可靠、有效地分析与评价边坡的稳定性具有重大的理论和现实意义。然而,边坡稳定性分析与评价中存在大量的主观和客观上的不确定性问题,严重地削弱了边坡稳定性分析方法的可靠性、有效性以及实用性。突破传统的确定论的思维方式,在边坡稳定性分析中充分考虑由各种因素所引起的不确定性是边坡稳定性研究的发展趋势。同时,充分挖掘和利用大量的、其稳定性状况已经被研究清楚的边坡的成功经验,无疑有着重要的实际意义。 本文系统、深入地研究了边坡稳定性分析中存在的不确定性问题,详细地分析了当前边坡稳定性不确定性分析方法中存在的问题与不足,重点对边坡稳定性分析中的未确知性进行了全面深入的探讨,首次提出了基于证据理论的岩体力学参数D-S信息融合方法和基于可拓学理论的边坡稳定性评价方法。并根据人工智能中的范例推理原理,首次提出了基于范例推理的边坡稳定性智能评价方法。同时,对粗糙集理论在边坡稳定性分析与评价中的应用进行了初步分析。按照研究的内容和论文的章节顺序,所取得的具体成果有: (1) 简要地介绍     

边坡稳定性评价方法研究及发展趋势

1 前 言 边坡稳定性问题一直是岩土工程的一个重要研究内容，而边坡稳定性评价结果的正确与否直接关系到边坡工程的成败。现在岩土边坡的开挖深度已高达百米以上，尤其是岩质边坡，如三峡永久船闸已高达170 m[1]。目前边坡稳定性评价方法多种多样，但由于边坡稳定受多方面因素影响，而各因素具有不确定性(模糊性、随机性、信息不完全性和未确定性)和复杂性，故传统的确定性分析方法如极 限平衡理论用于边坡分析，结果不十分理想。但不论是确定性分析如蒙特-卡洛模拟法、一次二阶矩 法[2]，还是不确定性方法如模糊数学、灰色理论、数量化理…     

Sarma法分析动水压力对藤子沟水电站边坡稳定性的影响

在处理土体边坡和节理化岩体边坡时，地下水的力学作用应考虑地下水的浮力和地下水渗流引起的动水压力。文中通过改进Sarma方法阐述透水介质边坡稳定性的计算过程。研究结果表明，改进的Sarma方法，能够很好的地表现地下水的动态变化对边坡稳定性的影响，适合用于土体边坡和节理化岩体边坡的地下水力学作用分析和稳定性评价。     

边坡系统稳定性多模型综合评价

不同的边坡系统稳定性评价模型对同一边坡系统稳定性的估计差别极大，为此探讨了现有边坡稳定性分析领域内的主要评价模型，提出了边坡系统稳定性多模型综合评价。研究了多模型的贝叶斯自动混合与选择的理论，探讨了贝叶斯先验表达及多模型的混合机制。     

边坡稳定性分析方法综述与展望

简要阐述了目前常用的边坡稳定性分析方法的基本原理、优缺点及其适用范围，并对当前出现的一些新的边坡稳定性分析方法进行了概括和展望，通过综合分析各种方法，从而更加经济、安全可靠地设计合理的边坡或评价边坡的稳定性。     

MSARMA法在边坡稳态概率分析中的应用

阐述了边坡稳定性评价计算MSARMA法和Monte-Carlo法的耦合方法和过程，研究表明，该方法实现了确定性理论和不确定性理论的有机耦合，适用于具有复杂岩体结构的高陡边坡的稳定性评价。     

边坡稳定性分析评价方法简述

根据边坡稳定性评价方法的不同,从定量分析法和定性分析法的角度,结合工程实践中常用的边坡稳定性评价方法,评述各种方法的相同点和不同点,对比各种方法的优缺点,并展望了边坡稳定性发展的趋势,以期指导实践。     

边坡稳定性分析方法综述

综述了边坡稳定性分析研究的历史及方法,介绍了目前常用的边坡稳定分析方法,并简要的评述了各种评价方法的主要特点和适用性,同时,对边坡稳定性分析方法的发展趋势作了简要论述,以期指导实践。     

边坡稳定分析及加固方法研究

对边坡的破坏形式及影响因素等问题进行了综述,分别阐述了边坡的稳定性分析和加固方法,并对几种加固方法进行对比分析,指出了不同边坡结构所采用的不同加固方法,并给出了使用评价结果,证明了边坡加固的重要性以及必要性。     

基于非线性破坏准则的边坡稳定性研究

简要介绍了边坡稳定性分析的几种方法,提出了一种改进方法即广义正切法,该方法采用线性摩尔一库仑破坏准则,着重阐述了该方法的原理和步骤,并分析了不同参数对边坡稳定系数的影响,从而得出一些有益的结论。     

三维简化Janbu法分析边坡稳定性的扩展

对三维简化的Janbu法进行了扩展，使得离散后在同一行上的各条块在水平横向的安全系数相等以及在同一列上的条块在水平纵向的安全系数相等，得到不同行(列)的安全系数，最后通过各条块底滑面的几何特性与受力分析给出其独立的安全系数以及各条块潜在的滑动方向。该方法拓展了传统极限平衡方法只给出坡体总体安全系数的思路，可对坡体局部稳定性和潜在滑动方向进行判定。该方法可适用于任意形状的滑面，还可分析包括考虑孔隙水压力、地质体分层、上覆载荷以及地震力等其他形式的外载。     

边坡稳定性分析方法

介绍了边坡体稳定性分析的一些计算方法,着重描述了这些方法的研究现状及其特点,并对边坡稳定性分析方法的发展做了展望,提出边坡稳定性分析方法的应用模式：根据实际边坡工程的具体特点及使用目的,同时利用多种分析方法进行综合分析验证,以得出一个客观、可靠、合理的边坡稳定性分析评价结果。     

基于GIS和最小势能原理的斜坡稳定性三维分析

借助GIS的数据管理和空间分析功能,提出了一个基于最小势能原理的斜坡稳定性三维计算方法。最小势能原理针对滑面和滑体进行系统分析,从而避免了采用常规方法计算所需要的各种假设条件。从三维地质模型中提取滑体几何参数和物理力学参数,可以很方便地计算任意形态滑面的滑坡稳定性系数,三维与二维计算的结果比较证明了该方法的合理性和适用性。     

毕肖普法和有限差分法应用于边坡稳定性分析

介绍了毕肖普法和有限差分法两种边坡稳定性分析法的原理及应用优势，并提出了其各自的局限性，列举了应用实例，得出了评价结论，指出进行边坡稳定性综合研究和对比分析是提高边坡工程稳定分析可靠性和优化设计的途径之一。