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胀缩性裂隙土边坡渗流稳定分析及边坡稳定性预测研究

作 者: 闫中蕾
导 师: 姜朋明
学 校: 江苏科技大学
专 业: 结构工程
关键词: 胀缩性裂隙土边坡 开裂机理 渗流分析 稳定分析 BP神经网络
分类号: TU443
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 4次
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内容摘要


自然界中存在一些低渗透性土质边坡,本身渗透性很小,受降雨的影响本应很微弱,恰恰相反,这类边坡的失稳大都发生在强降雨之后。究其原因,胀缩裂隙和降雨是造成这类土质边坡失稳的主要因素,因此深入研究这类土质边坡的开裂机理和渗透机理,并把降雨作为边坡地质灾害诱发条件,考虑地质力学条件与气象条件的耦合作用,建立坡体稳定随时间变化的数学力学模型和坡体稳定性预测模型具有重要的现实意义。本文在线弹性力学、线弹性断裂力学和非饱和土力学的基础上,系统的研究了胀缩性裂隙土边坡的渗流分析稳定分析以及在考虑影响边坡稳定的各因素的基础上,利用MATLAB的BP神经网络对边坡稳定性进行预测。本文的主要研究内容如下:1.基于线弹性力学和线弹性断裂力学,给出了裂隙开裂的判据、裂隙开裂深度公式和裂隙开裂间距的定量表达式。2.通过研究胀缩性裂隙土边坡的渗流分析和稳定分析,得出裂隙带内的雨水入渗是这类边坡失稳的最主要因素,裂隙带饱和时的状态大体上是边坡的最危险状态,裂隙深度基本上也是危险滑裂面的下限,从而揭示了胀缩性裂隙土边坡浅层滑动的力学机理。3.以典型的胀缩性裂隙土边坡—膨胀土边坡为例研究了裂隙位置、裂隙深度、裂隙间距、降雨强度和降雨持时对边坡渗流及稳定性的影响。4.基于MATLAB的BP神经网络,根据影响边坡失稳的主要因素与边坡稳定系数的关系训练网络模型,使该模型具有预测裂隙土边坡稳定性的能力,结果证明BP神经网络应用于裂隙土边坡稳定性预测具有可行性。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-12
第一章 绪论  12-18
  1.1 引言  12
  1.2 国内外研究现状  12-17
    1.2.1 胀缩性裂隙土的开裂问题  13-14
    1.2.2 考虑裂隙及降雨条件下的胀缩裂隙土边坡稳定分析  14-15
    1.2.3 滑坡预报研究进展  15-17
  1.3 本文研究的主要内容  17-18
第二章 非饱和土的强度理论及渗透特性  18-24
  2.1 引言  18
  2.2 非饱和土的土水特征曲线及相关参数的确定  18-21
    2.2.1 非饱和土的土水特征曲线  18-20
    2.2.2 土水特征曲线相关参数的确定  20-21
  2.3 非饱和土渗透系数的确定  21
  2.4 非饱和土的抗剪强度  21-23
  2.5 非饱和土的抗拉强度  23
  2.6 本章小结  23-24
第三章 胀缩性裂隙土边坡开裂的理论分析  24-31
  3.1 引言  24
  3.2 胀缩性裂隙开裂的定性分析  24-25
  3.3 裂隙开裂深度的确定  25-27
  3.4 裂隙开裂间距  27-30
  3.5 本章小结  30-31
第四章 胀缩性裂隙土边坡的渗流分析及稳定分析  31-59
  4.1 引言  31
  4.2 非饱和土的渗流理论  31-33
  4.3 考虑裂隙与否的渗流场分析比较  33-43
    4.3.1 计算模型的建立  33-34
    4.3.2 边界条件  34-35
    4.3.3 降雨入渗条件下,考虑裂隙与否的渗流分析比较  35-43
  4.4 胀缩性裂隙土边坡的渗流分析及稳定分析  43-51
    4.4.1 计算模型的建立  44-46
    4.4.2 计算结果及其分析  46-51
  4.5 胀缩性裂隙土边坡降雨入渗及其稳定性影响因素分析  51-57
    4.5.1 裂隙位置的影响  52-54
    4.5.2 裂隙深度的影响  54-55
    4.5.3 裂隙间距的影响  55-56
    4.5.4 降雨强度的影响  56
    4.5.5 降雨持时的影响  56-57
  4.6 本章小节  57-59
第五章 基于 BP 神经网络的胀缩性裂隙土边坡稳定性预测  59-74
  5.1 引言  59
  5.2 胀缩性裂隙土边坡的稳定性预测  59-73
    5.2.1 稳定性预测模型的建立  59
    5.2.2 正交试验设计  59-61
    5.2.3 基于人工神经网络的边坡稳定性预测  61-73
  5.3 本章小节  73-74
第六章 结论与展望  74-76
  6.1 取得的主要结论  74-75
  6.2 存在的不足及展望  75-76
参考文献  76-80
攻读学位期间发表的学术论文目录  80-81
致谢  81

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 各类型土与地基 > 膨胀性土与地基
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