基于位移監(jiān)測信息的巖石高邊坡安全評價理論和方法研究.pdf

1、變形穩(wěn)定是巖石高邊坡安全穩(wěn)定的一個重要方面，了解邊坡在不同時期的變形狀態(tài)對于評價邊坡的安全穩(wěn)定性具有重要的意義。安全監(jiān)測作為正確評價邊坡安全狀態(tài)變化過程的手段，在巖石高邊坡工程中逐步得到廣泛的應用。由于邊坡問題的復雜性，深入開展對邊坡安全監(jiān)控理論和方法的研究，系統(tǒng)的分析所獲得的監(jiān)測信息顯得十分重要。本文在進行大量國內(nèi)外文獻閱讀的基礎(chǔ)上，基于實際高邊坡工程的大量位移監(jiān)測數(shù)據(jù)，對邊坡安全控制理論和方法的一系列問題進行了系統(tǒng)研究，主要研究工作

2、和成果如下： (1)對觀測中的誤差對結(jié)果分析和參數(shù)反演的影響進行了分析，結(jié)合邊坡工程的特點，提出了位移監(jiān)測點的布置原則。在實際工程中可以借助敏感性分析和數(shù)值計算來指導邊坡位移監(jiān)測點的布置。 (2)觀測數(shù)據(jù)中的粗差對分析結(jié)果將造成不利的影響，傳統(tǒng)的基于數(shù)理統(tǒng)計理論的誤差處理方法很難有效的評定邊坡位移數(shù)據(jù)中的異常信息。因此基于現(xiàn)代誤差理論，將未確知數(shù)學引入到位移觀測數(shù)據(jù)的誤差分析中，使用改進的未確知濾波法對數(shù)據(jù)進行處理。實例

3、研究表明，該方法能較準確的識別出粗差和變形異常值。 (3)邊坡變形可以看作是巖土體流變特性和外界因素內(nèi)外因共同作用的結(jié)果。在對大量外觀變形數(shù)據(jù)進行分析的基礎(chǔ)上，建立了描述巖質(zhì)邊坡自身的時效變形特性的統(tǒng)計模型，并使用置信區(qū)間法和小概率法對監(jiān)測數(shù)據(jù)中的異常變形值進行了分析。針對某些波動較大的殘差序列，采用周期函數(shù)提取殘差中的趨勢項，分析影響邊坡變形的外界因素，并對統(tǒng)計模型進行了改進。 (4)對邊坡的變形監(jiān)控指標進行了研究。將

4、位移觀測數(shù)據(jù)看作由初始變形分量、時效變形分量和測量誤差分量三部分組成，推導出當邊坡處于不同階段的位移標準差的門檻值，通過考察數(shù)據(jù)序列的標準差可以判斷出邊坡處于何種變形階段。對時效變形明顯的邊坡，通過構(gòu)造穩(wěn)定系數(shù)r來考察位移均值的增長趨勢，通過變異系數(shù)考察數(shù)據(jù)的離散性。若穩(wěn)定系數(shù)較高，而變異系數(shù)較小，則說明邊坡的位移變化比較正常。在對位移量進行分析的同時，綜合考慮了位移變形的方向以及位移速率，使用多參數(shù)監(jiān)控指標對實際工程中邊坡的外觀數(shù)據(jù)進

5、行了分析。研究表明若幾個指標同時出現(xiàn)異常，則應該對邊坡變形進行密切關(guān)注。 (5)采用安全系數(shù)法對邊坡的極限狀態(tài)進行了研究。針對不同類型的邊坡，使用強度折減法和極限平衡法計算其安全系數(shù)。針對邊坡失穩(wěn)屬于大變形問題的特點，采用FLAC程序中的強度折減法計算邊坡失穩(wěn)時的強度儲備安全系數(shù)和最危險滑動面的位置。此外，通過考察邊坡局部水平位移靈敏度隨折減系數(shù)的變化曲線來確定邊坡的局部安全系數(shù)，從而更全面的了解巖質(zhì)邊坡從整體到局部的安全穩(wěn)定性

6、。針對極限平衡分析中計算參數(shù)不確定性的問題，將參數(shù)作為盲數(shù)處理，并對極限平衡方法進行了改進。 (6)針對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)樣本的大小不同，使用不同的方法對大樣本數(shù)據(jù)和小樣本數(shù)據(jù)進行預測。當監(jiān)測數(shù)據(jù)比較豐富時，采用多項式模型來描述不同時間觀測值之間的函數(shù)關(guān)系，并使用算法進行模型的優(yōu)化，尋找出最佳的多項式模型。當監(jiān)測數(shù)據(jù)較少時，使用灰色預測方法針對非等時距的觀測數(shù)據(jù)序列進行預測。當預測效果不理想時，使用改進的加權(quán)灰色預測方法提高預測精度。

7、 (7)利用變形相應率對邊坡失穩(wěn)問題進行了研究。邊坡的變形可以理解為廣義荷載下的響應，通過研究邊坡不同時期的變形響應對荷載變化的響應率可以判斷出邊坡何時發(fā)生失穩(wěn)。將響應率同邊坡位移觀測資料相結(jié)合，選擇穩(wěn)定狀況良好的測點為參考點。將其他測點的位移增量同參考點的位移增量進行比較，計算出各測點相對穩(wěn)定點的變形響應率，然后根據(jù)響應率的變化情況來進行邊坡的失穩(wěn)預報。 (8)基于安全監(jiān)測成果建立了邊坡綜合評價體系，根據(jù)監(jiān)控分析結(jié)果提