邊坡穩(wěn)定性分析的突變理論法研究.pdf

1、由于邊坡的穩(wěn)定性分析在工程實(shí)踐中具有重要的作用，以往分析邊坡穩(wěn)定性分析方法多采用極限平衡法，但由于其假設(shè)條件的局限性，在分析較復(fù)雜的邊坡時(shí)有一定的局限性。而突變理論是一種新型的分析邊坡穩(wěn)定性的方法，并且具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此主要研究突變理論在邊坡穩(wěn)定性分析中的理論研究。邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題是一種典型的非線(xiàn)性問(wèn)題。突變理論具有勢(shì)函數(shù)的特性，可以把邊坡看作由控制變量和狀態(tài)變量組成的能量系統(tǒng)。巖體的蠕滑過(guò)程可以看作是一個(gè)系統(tǒng)同外界的不斷進(jìn)行能量和物質(zhì)

2、相互交換的過(guò)程。突變理論的這些特征正好符合了邊坡蠕滑過(guò)程中特點(diǎn)。因此，用突變理論預(yù)測(cè)滑坡的移動(dòng)是可行的。巖體邊坡在接近臨界失穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，穩(wěn)定狀態(tài)會(huì)因各種控制變量的微小變化而引起狀態(tài)變量的巨烈變化，最終導(dǎo)致邊坡系統(tǒng)的失穩(wěn)。這樣，我們可以通過(guò)突變理論，建立邊坡系統(tǒng)的勢(shì)函數(shù)以及邊坡失穩(wěn)的突變模型，從而推出邊坡失穩(wěn)時(shí)的力學(xué)條件和分析其失穩(wěn)機(jī)理。
　　對(duì)突變理論作了簡(jiǎn)要的介紹。使用尖點(diǎn)突變研究巖體邊坡，將含軟弱夾層巖體邊坡看作一個(gè)系統(tǒng)并假設(shè)軟

3、弱夾層由彈性段和應(yīng)變軟化段組成，在考慮地下水影響及軟弱夾層壓縮剪切本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)的勢(shì)能函數(shù)。地下水對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響用水致弱化系數(shù)來(lái)反映。軟弱夾層彈性段壓縮和剪切本構(gòu)關(guān)系采用線(xiàn)性彈性模型，應(yīng)變軟化段的壓縮和剪切本構(gòu)關(guān)系分別使用雙線(xiàn)性函數(shù)形式和威布爾分布形式。在求得勢(shì)函數(shù)對(duì)應(yīng)的平衡曲面方程并轉(zhuǎn)化為突變理論中尖點(diǎn)突變模型標(biāo)準(zhǔn)形式的基礎(chǔ)上，研究系統(tǒng)是否失穩(wěn)的計(jì)算參數(shù)和必要條件。還建立了巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的蝴蝶突變，推導(dǎo)了邊坡突發(fā)失穩(wěn)的

4、力學(xué)條件并判據(jù)。應(yīng)用蝴蝶突變理論對(duì)巖質(zhì)邊坡工程在開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性做了定量分析，并與剛體極限平衡法比較。以來(lái)龍山邊坡為例分析突變法的可靠性?？紤]雨季和旱季的不同，在雨季用剛體極限平衡法得到的穩(wěn)定系數(shù)k為1.092，而用尖點(diǎn)突變法得到的穩(wěn)定系數(shù)K為0.98，蝴蝶突變法為0.99。在旱季，用剛體極限平衡法得到的穩(wěn)定系數(shù)k為1.124，而用尖點(diǎn)突變法得到的穩(wěn)定系數(shù)K為1.083，，用蝴蝶突變法算得的穩(wěn)定系數(shù)k為1.089。