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《武汉理工大学》 2002年
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斜坡变形的非线性机理及滑坡预测研究

付义祥  
【摘要】: 本文总结了边坡工程及滑坡预测预报领域的研究成果,在此基础上,运用非线性理论的相关理论和方法,对边坡演化的非线性机制、边坡的混沌特征、滑坡预测和预报方法进行了较为系统的研究和探讨。运用非线性科学理论和方法,对边坡变形破坏预测方法进行了研究,得出了反映边坡系统动态特性的关联维数D2和Kolmogorov熵K2的计算公式。研究表明,滑坡变形失稳过程具有混沌和分维特性,可以用分形理论来研究滑坡预测问题,基于对任一连续函数,至少在较小的邻域内可以用多项式任意逼近的数学理论,运用改进的backus广义线性反演理论,以斜坡位移时间序列为基础,反演了斜坡演化的非线性动力学模型。并利用自治梯度系统与突变模型的等价性,通过变量代换得到标准的尖点突变模型。针对斜坡平面滑动失稳问题,运用突变理论方法,给出了快速滑坡和慢速滑坡发生的判据,验证了刚体极限平衡稳定性评价方法有较大缺陷;根据斜坡演化非线性动力学模型,发现斜坡演化过程会出现混沌现象,其通向混沌之路是通过倍周期分叉实现的。以黄茨及卧龙寺滑坡为例对滑坡的发展孕育过程进行分析,结果表明:该非线性动力学模型不仅预测效果十分理想,而且具有较高的自我调整适应能力;斜坡临滑前都以突变特征值D的突降至零为前兆特征,可作为一个具有物理意义的前兆指标。 并且通过对边坡位移历史数据序列进行特征分析,计算出饱和嵌入维数和最大Lyapunov指数,给出了边坡位移的最大可预报时间尺度。在此基础上,确定了神经网络的输入节点数,建立了基于自适应神经网络的边坡位移预报方法,并把混沌理论与神经网络方法结合起来对边坡稳定性进行评价。通过对三峡升船机高边坡和新滩滑坡实际位移数据进行预测,研究了它们的混沌特征,结果令人满意。这对于建立边坡位移的实时监测-预警系统有重要意义。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:P642.22

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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