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《中南大学》 2000年
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块裂岩质边坡稳定性理论分析模型及工程应用研究

傅鹤林  
【摘要】: 随着国民经济的飞速发展,铁路、公路的建设速度越来越快。铁路和公路 沿线将出现越来越多的人工边坡,人们将越来越多地遇到滑坡问题,滑坡分为 土质滑坡和岩质滑坡两类,土质滑坡已有许多学者做过专门研究,岩质边坡相 对土质边坡有其自身相对复杂的特点。其中块裂岩质边坡稳定性研究一直是国 内外研究的热点和难点之一。本文在工程地质调查的基础上借助新近出现的块 体理论、分形理论、灰色理论、随机分析理论及数值分析技术建立了块裂岩质 边坡稳定性分析的理论模型,并将模型应用于湘--黔线k300-k316段岩质边坡 稳定性分析,力求达到真正解决块裂岩质边坡稳定性问题的目的。本文内容主 要包括: 1、采用块体理论中矢量分析法和全空间赤平极射投影相结合的方法确定 了边坡节理裂隙构成的诸多块体中的有限和无限块体,从中寻找出可能滑动的 块体。并根据不同滑动面情况给出了不同求块体稳定性系数的计算公式。 2、借助于分形几何对边坡岩体节理裂隙的特征(方位、形态、规模、间 距或密度、裂隙宽度、粗糙度、壁面强度等)进行研究,确定了岩体节理裂隙 的力学参数。 3、在JRC分形研究的基础上对Barton和Bakhtar曾建议用下式估算岩体 节理裂隙的平均机械张开度进行了补充和完善,即法 向应力作用下裂隙张开度修正为。在法向力作用下,节 理裂隙中水流对裂隙开度的变化十分敏感,开度的微小变化将引起裂隙中水流 的较大变化。本文推导了节理裂隙单位压力梯度渗流量与裂隙开度的关系。 4、首次将节理裂隙视为有限长,借助有关岩体节理裂隙概率统计研究成 果,对块体理论进行修正,确定了关键块体变为滑动块体概率计算公式为 5、本文提出采用GM(1,1)模型预测降雨量,而采用Markov链进行修 正的方法,首次用该方法建立了大气降雨量预测的理论模型,并结合实例进行 具体应用,解决了当降雨量的时间序列呈不严格的指数规律变化时,大气降雨 量的预测问题。 6、采用有限元对块裂岩质边坡稳定性进行模拟分析,分析时模拟了节理裂隙, 一 同时考虑了岩石材料的非线性。 7、将理论模型应用于湘一黔线k300十316段岩质边坡稳定性分析,根据分 析结果,对工程提出有指导性作用的建议。
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