堆积层滑坡垂直位移方向率及其稳定性演化特征研究 ——以黄腊石滑坡分析为例

论文摘要

边坡是指地表一切具有侧向临空面的地质体，具有一定的高度和坡度，是地壳表层广泛分布的一种地貌形式和地质工程，是人类生存和工程活动最常见、最基本的自然环境形式。边坡的破坏失稳严重威胁着人类的生产、生活。在边坡所有形式中，滑坡是分布范围最广，危害最大的。而在滑坡中堆积层滑坡占的比例是相当大的，堆积层滑坡是指发生在第四系及近代松散堆积层的一类滑坡，它包括一切土层滑坡、山区各类堆积物滑坡以及由构造、卸荷、风化等次生作用形成的各类松散破碎岩土体的滑坡，在我国分布广泛。本文以国家自然科学基金项目为依托，以长江三峡库区巴东县境内的黄腊石滑坡工程实例为背景，运用大型有限元软件FLAC3D进行数值模拟，对边坡演化过程中的垂直位移方向率的时空特征进行数值模拟分析，特别研究了边坡前缘监测点的垂直位移方向率、位移量、位移速率以及坡体塑性区的稳定性演化规律，并且对他们的变化规律进行了对比分析，本文主要研究内容归纳如下：1、本文对堆积层滑坡的基本特征和动力学特征进行了归类、分析与总结，说明自重、复杂水环境因素是堆积层滑坡复活的主要因素。2、本文在对边坡失稳的动力学演化行为与规律进行分析与研究的基础上，发现在不同的荷载条件下，位移量或位移速率会呈现出波动的状态，所以，在研究边坡系统的稳定性时，仅仅依赖位移量或位移速率是不够准确的。这就引入了反映边坡稳定性的另一个重要参数—边坡垂直位移方向率，它是一个在边坡变形失稳过程中具有与位移量或位移速率完全不同物理意义的动力学参数。3、本文运用了土的塑性力学等理论，结合边坡的坡体特征，研究和提出了垂直位移方向率在边坡各个变形阶段的特征，发现边坡垂直位移方向率的变化反映的是坡体受力方向的改变，以此可以确定边坡在演化过程中的受力情况。4、本文采用有限元软件FLAC3D模拟黄腊石滑坡在不同稳定性状态下垂直位移方向率的时空变化规律，发现虽然不同的空间位置的垂直位移方向率变化规律不同，但是在临滑状态下垂直位移方向率会发生突变。这一特征可以作为一种判据来对边坡稳定性做出评价。5、本文具体对前缘监测点的位移量、位移速率及垂直位移方向率的时程关系曲线进行了对比分析，特别是对不同折减量情况下的位移量和垂直位移方向率的时程关系曲线进行了分析，得出了垂直位移方向率在评价滑坡稳定性状态时更具有稳定性和准确性，抗外界因素干扰性较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 边坡位移矢量和方向的研究现状
• 1.2.2 边坡位移信息评价方法
• 1.2.3 滑坡预报判据研究现状
• 1.3 滑坡研究存在的问题和不足
• 1.4 本文研究内容及创新点
• 1.5 研究思路
• 第2章 堆积层滑坡的组成要素与特征
• 2.1 堆积层滑坡的成因类型和空间形态
• 2.1.1 堆积层滑坡概念与地貌形态特征
• 2.1.2 堆积层滑坡的成因类型
• 2.2 堆积层滑坡位移特征
• 2.2.1 位移量的基本构成
• 2.2.2 位移量基本构成的动力学特征
• 2.3 堆积层滑坡的动力学演化过程与特征
• 2.4 堆积层滑坡失稳动力学基本规律
• 2.5 堆积层滑坡自重应力因素与特征
• 2.5.1 自重应力对边坡稳定性的影响
• 2.5.2 自重应力因素的应力与位移特征
• 2.6 地下水、库水及降雨动力因素与特征
• 2.6.1 地下水动力因素影响特征
• 2.6.2 降雨动力因素影响特征
• 2.6.3 库水动力因素影响特征
• 2.7 本章小结
• 第3章 堆积层滑坡垂直位移方向率演化规律的理论基础及研究意义
• 3.1 堆积层滑坡失稳的动力学特征分析
• 3.2 堆积层滑坡垂直位移方向率的理论分析
• 3.2.1 堆积层垂直位移方向率的定义
• 3.2.2 堆积层滑坡各演化阶段垂直位移方向率的理论分析
• 3.2.3 堆积层滑坡垂直位移方向率与坡体构成差异性的关系分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 黄腊石滑坡垂直位移方向率演化规律的数值模拟研究
• 4.1 计算程序及计算方法
• 4.1.1 FLAC3D 及 MIDAS/GTS 软件计算方法
• 4.1.2 有限元强度折减法
• 4.1.3 屈服准则
• 4.1.4 稳定性安全系数的计算
• 4.2 黄腊石滑坡的垂直位移方向率数值模拟分析
• 4.2.1 黄腊石滑坡概况
• 4.2.2 计算模型
• 4.2.3 模拟计算结果
• 4.2.4 垂直位移方向率分析
• 4.2.5 塑性区体积与安全系数的关系
• 4.2.6 滑坡监测点的位移量、位移速率、垂直位移方向率的时程曲线分析
• 4.2.7 不同作用条件下位移量和垂直位移方向率时程曲线的对比分析
• 4.2.8 各阶段的位移量、位移速率与垂直位移方向率的对比分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 黄腊石滑坡的稳定性分析
• 5.1 滑坡稳定性分析方法
• 5.1.1 定性分析方法
• 5.1.2 定量和半定量分析方法
• 5.2 黄腊石滑坡的稳定性分析研究
• 5.2.1 定性分析方法
• 5.2.2 传递系数法的稳定系数计算方法
• 5.2.3 黄腊石滑坡稳定系数定量分析计算方案
• 5.2.4 黄腊石滑坡稳定性的数值模拟与理论计算的对比分析
• 第6章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加的科研项目
• 致谢