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岩土体抗剪强度参数反演及滑坡灾害预测研究

作　者: 张金华
导　师: 刘明维
学　校: 重庆交通大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 滑坡灾害复变量求导法抗剪强度参数有限元强度折减法预测预报安全系数
分类号: P642.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文针对滑坡稳定性分析中亟待解决的岩土体参数确定及滑坡灾害预测方法开展研究。在对岩土体抗剪强度参数进行研究的基础上,将复变量求导方法应用于岩土体抗剪强度参数反演计算。同时将滑坡变形预测方法、参数反演方法、有限元强度折减法相结合,求取滑坡各阶段安全系数,可以对库岸滑坡进行预测。具体地,论文的主要研究内容及所取得的研究成果包括下列方面:(1)在已有研究的基础上,分析了滑带土、岩体结构面抗剪强度参数主要影响因素,为工程实践中滑带土及结构面抗剪强度的选取提供参考。(2)将岩土弹塑性有限元法、复变量求导法以及优化方法结合起来,在已知测点位移的基础上反演计算出岩土体强度参数。该方法具有非常高的计算精度和搜索效率,是对传统位移反分析方法的改进和发展,在工程实践中具有广泛的应用前景。(3)在分析各种滑(边)坡稳定性分析方法的基础上,重点分析了有限元强度折减法进行边坡稳定性分析的有效性。该方法可以自动搜索滑(边)坡滑动面并计算相应的安全系数,是进行滑(边)坡稳定性及滑坡灾害预测的有效分析方法。(4)利用已有监测点数据,采用非线性回归分析法、指数平滑法、灰色数列预测等方法,从定量的角度预测滑坡的变形趋势。研究结果表明,灰色数列预测方法在进行滑坡变形预测中更符合实际。(5)在滑坡变形预测的基础上,建立位移和时间的关系,由位移反演岩土体参数,再采用有限元强度折减法求取相应的安全系数,由此建立起变形阶段与安全系数的关系,从而实现滑坡灾害预报。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
第一章绪论  10-22
  1.1 研究背景与立题意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-20
    1.2.1 岩土体抗剪强度参数研究  11-14
    1.2.2 岩土体抗剪强度参数反演研究  14-15
    1.2.3 滑坡灾害预测预报研究  15-20
      1.2.3.1 滑坡灾害时间预测预报研究  16-19
      1.2.3.2 滑坡灾害空间预测预报研究  19-20
  1.3 存在问题  20-21
  1.4 论文研究方法及内容  21-22
    1.4.1 研究方法  21
    1.4.2 研究内容  21-22
第二章岩土体抗剪强度参数研究  22-34
  2.1 引言  22
  2.2 滑带土抗剪强度参数研究  22-25
    2.2.1 滑带土力学性能  22-23
    2.2.2 滑带土抗剪强度参数影响因素  23-25
  2.3 岩体结构面抗剪强度参数研究  25-33
    2.3.1 岩体结构面基本力学性质  25-28
    2.3.2 岩体结构面抗剪强度参数影响因素  28-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章岩土体抗剪强度参数反演计算研究  34-53
  3.1 引言  34
  3.2 反分析述评  34-35
  3.3 参数反分析模型的建立及优化算法  35-36
    3.3.1 基本反分析  35
    3.3.2 Newton-Raphson 迭代法  35-36
  3.4 复变量求导法  36-37
  3.5 弹塑性有限元计算方法及其实现  37-43
    3.5.1 有限元求解过程  37-38
    3.5.2 塑性有限元求解过程列式  38-42
    3.5.3 有限元程序结构  42-43
  3.6 基于复变量求导法反演岩土体参数  43-52
    3.6.1 基本思路  43-44
    3.6.2 基本程序结构框图与程序实现  44-45
    3.6.3 土质边坡强度参数反演分析算例一  45-50
    3.6.4 岩质边坡强度参数反演算例二  50-52
  3.7 本章小结  52-53
第四章滑（边）坡有限元分析法  53-62
  4.1 引言  53
  4.2 传统极限平衡法安全系数  53-55
    4.2.1 极限平衡发安全系数的定义  53-54
    4.2.2 极限平衡法安全系数计算方法  54-55
  4.3 有限元极限分析法中的安全系数  55-56
    4.3.1 有限元分析法安全系数的定义  55
    4.3.2 有限元极限分析法原理  55-56
  4.4 有限元极限分析法的优越性  56
  4.5 有限元极限分析法中滑（边）坡整体失稳的判据  56
  4.6 本构关系与屈服准则的选取  56-58
    4.6.1 本构关系与莫尔?库仑准则  56-57
    4.6.2 广义米赛斯准则  57-58
  4.7 有限元强度折减法工程应用  58-61
    4.7.1 土质边坡算例  58-60
    4.7.2 岩质边坡算例  60-61
  4.8 本章小结  61-62
第五章滑坡灾害预测预报研究  62-84
  5.1 引言  62
  5.2 滑坡趋势预测必要性  62-63
  5.3 滑坡变形预测方法研究  63-66
    5.3.1 非线性回归分析法  63
    5.3.2 指数平滑法  63-65
    5.3.3 灰色数列预测法  65-66
  5.4 滑坡时间预报研究  66-68
    5.4.1 滑坡时间预测基本原理  66-67
    5.4.2 滑坡时间预报方法  67-68
  5.5 滑坡灾害预测预报  68-76
    5.5.1 工程概况及监测数据  68-69
    5.5.2 滑坡变形预测数据分析  69-75
    5.5.3 变形趋势评判依据  75-76
  5.6 滑坡灾害变形阶段~安全系数的关系  76-83
    5.6.1 计算模型与参数  76-77
    5.6.2 各阶段滑带土抗剪强度参数的确定  77
    5.6.3 各阶段库水位的确定  77-79
    5.6.4 滑坡预报阶段预报标准  79-80
    5.6.5 安全系数与滑坡变形预报阶段的关系  80-83
  5.7 本章小结  83-84
第六章结论与展望  84-86
  6.1 结论  84-85
  6.2 展望  85-86
参考文献  86-90
致谢  90-91
在学期间发表的论著及取得的科研成果  91

岩土体抗剪强度参数反演及滑坡灾害预测研究

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