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1、針對(duì)山區(qū)巖質(zhì)邊坡工程災(zāi)害,本文依托國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“西南山區(qū)干線公路路基災(zāi)變過(guò)程控制理論與動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)研究”(編號(hào)2015BAK09B01),采用赤平極射投影原理,開(kāi)展了巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面的選取及結(jié)構(gòu)面參數(shù)的分析,論文主要的工作和取得的成果如下:
(1)在總結(jié)分析赤平極射投影和實(shí)體比例投影方法的基礎(chǔ)上,提出了基于赤平極射投影-實(shí)體比例投影的邊坡穩(wěn)定性分析方法。結(jié)合赤平極射投影法和實(shí)體比例投影法,將摩擦圓和摩擦圓錐應(yīng)用到赤平極射
2、投影中,引入摩阻抗力,對(duì)巖質(zhì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析和安全系數(shù)求解。
(2)針對(duì)結(jié)構(gòu)面多而復(fù)雜的巖質(zhì)邊坡,提出了基于赤平極射投影的楔形體失穩(wěn)概率性分析方法。首先在赤平極射投影圖中確定其可能的滑移區(qū)域,篩選出可能滑移的結(jié)構(gòu)面交線,縮小計(jì)算范圍。根據(jù)結(jié)構(gòu)面交線的二維經(jīng)驗(yàn)分布,采用MonteCarlo方法模擬出多條結(jié)構(gòu)面交線,通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)面交線平均產(chǎn)狀的求解來(lái)證明該方法的合理性,再采用快速聚類(lèi)分析的方法,將篩選出的結(jié)構(gòu)面交線劃分為不同的組,
3、以赤平極射投影分析得到滑移區(qū)域的對(duì)稱(chēng)軸中心作為初始凝聚點(diǎn),通過(guò)多次迭代計(jì)算得到滑移區(qū)域內(nèi)的優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面。
(3)為了解決結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)的不確定性,提出了雙折減系數(shù)法和模糊集理論法對(duì)楔形體進(jìn)行可靠度分析。根據(jù)Hoek等提出的楔形體極限平衡法,對(duì)不同高度的楔形體進(jìn)行雙折減系數(shù)分析,提出了折減系數(shù)增幅比,并利用可靠度理論驗(yàn)證了該增幅比的準(zhǔn)確性。分析結(jié)果表明:隨著楔形體高度和巖體容重的增加,坡體穩(wěn)定性逐漸降低;在此雙折減系數(shù)分析中,
4、黏聚力的變化幅度不大,而內(nèi)摩擦角的變化幅度很大,內(nèi)摩擦角對(duì)坡體的穩(wěn)定性起著決定性作用,因此可以將雙折減系數(shù)分析中內(nèi)摩擦角的折減系數(shù)值作為楔形體的安全系數(shù)。在楔形體穩(wěn)定性分析中,由于結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)的不確定性,因此將其作為模糊數(shù),應(yīng)用模糊數(shù)和模糊集理論,同時(shí)采用蒙特卡羅模擬法,提出了模糊蒙特卡羅模擬法和模糊可靠度指標(biāo)理論,分析坡體失穩(wěn)的模糊不確定性。
(4)為了探究從楔形體的變形來(lái)判斷其穩(wěn)定狀態(tài),提出了基于赤平極射投影的楔形
5、體位移分析方法。對(duì)楔形體進(jìn)行受力分析,由于楔形體結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度對(duì)楔形體穩(wěn)定性影響程度不同,根據(jù)其受力特點(diǎn),推導(dǎo)出楔形體結(jié)構(gòu)面權(quán)重參數(shù),分別列出只考慮內(nèi)摩擦角作用,考慮內(nèi)摩擦角和黏聚力作用,綜合考慮內(nèi)摩擦角、黏聚力、水頭作用時(shí)的權(quán)重參數(shù)。參考試驗(yàn)資料及相關(guān)規(guī)范,列出單結(jié)構(gòu)面坡體的最大剪切位移,運(yùn)用求解得到的權(quán)重參數(shù)求解出楔形體的最大剪切位移,設(shè)定楔形體安全系數(shù)推導(dǎo)出臨界位移值,根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)面交線位置關(guān)系,判斷監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移與最大剪切位移的
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