基于赤平極射投影和可靠度的巖質邊坡穩(wěn)定性分析方法.pdf

1、針對山區(qū)巖質邊坡工程災害，本文依托國家科技支撐計劃課題“西南山區(qū)干線公路路基災變過程控制理論與動態(tài)調控技術研究”（編號2015BAK09B01），采用赤平極射投影原理，開展了巖質邊坡結構面的選取及結構面參數(shù)的分析，論文主要的工作和取得的成果如下:
　　(1)在總結分析赤平極射投影和實體比例投影方法的基礎上，提出了基于赤平極射投影-實體比例投影的邊坡穩(wěn)定性分析方法。結合赤平極射投影法和實體比例投影法，將摩擦圓和摩擦圓錐應用到赤平極射

2、投影中，引入摩阻抗力，對巖質邊坡進行穩(wěn)定性分析和安全系數(shù)求解。
　　(2)針對結構面多而復雜的巖質邊坡，提出了基于赤平極射投影的楔形體失穩(wěn)概率性分析方法。首先在赤平極射投影圖中確定其可能的滑移區(qū)域，篩選出可能滑移的結構面交線，縮小計算范圍。根據(jù)結構面交線的二維經(jīng)驗分布，采用MonteCarlo方法模擬出多條結構面交線，通過對結構面交線平均產(chǎn)狀的求解來證明該方法的合理性，再采用快速聚類分析的方法，將篩選出的結構面交線劃分為不同的組，

3、以赤平極射投影分析得到滑移區(qū)域的對稱軸中心作為初始凝聚點，通過多次迭代計算得到滑移區(qū)域內的優(yōu)勢結構面。
　　(3)為了解決結構面抗剪強度參數(shù)的不確定性，提出了雙折減系數(shù)法和模糊集理論法對楔形體進行可靠度分析。根據(jù)Hoek等提出的楔形體極限平衡法，對不同高度的楔形體進行雙折減系數(shù)分析，提出了折減系數(shù)增幅比，并利用可靠度理論驗證了該增幅比的準確性。分析結果表明:隨著楔形體高度和巖體容重的增加，坡體穩(wěn)定性逐漸降低;在此雙折減系數(shù)分析中，

4、黏聚力的變化幅度不大，而內摩擦角的變化幅度很大，內摩擦角對坡體的穩(wěn)定性起著決定性作用，因此可以將雙折減系數(shù)分析中內摩擦角的折減系數(shù)值作為楔形體的安全系數(shù)。在楔形體穩(wěn)定性分析中，由于結構面的抗剪強度參數(shù)的不確定性，因此將其作為模糊數(shù)，應用模糊數(shù)和模糊集理論，同時采用蒙特卡羅模擬法，提出了模糊蒙特卡羅模擬法和模糊可靠度指標理論，分析坡體失穩(wěn)的模糊不確定性。
　　(4)為了探究從楔形體的變形來判斷其穩(wěn)定狀態(tài)，提出了基于赤平極射投影的楔形

5、體位移分析方法。對楔形體進行受力分析，由于楔形體結構面抗剪強度對楔形體穩(wěn)定性影響程度不同，根據(jù)其受力特點，推導出楔形體結構面權重參數(shù)，分別列出只考慮內摩擦角作用，考慮內摩擦角和黏聚力作用，綜合考慮內摩擦角、黏聚力、水頭作用時的權重參數(shù)。參考試驗資料及相關規(guī)范，列出單結構面坡體的最大剪切位移，運用求解得到的權重參數(shù)求解出楔形體的最大剪切位移，設定楔形體安全系數(shù)推導出臨界位移值，根據(jù)監(jiān)測點與結構面交線位置關系，判斷監(jiān)測點位移與最大剪切位移的