土質(zhì)邊坡滑動失穩(wěn)過程協(xié)同化初探.pdf

1、邊坡失穩(wěn)階段各種物理量的變化直接反映滑坡的特征,可判斷邊坡穩(wěn)定狀態(tài),在失穩(wěn)前采取一定的防范準(zhǔn)備措施。宋義敏等(2012)在研究雙剪滑動模型斷層粘滑過程中發(fā)現(xiàn)間黏滑期斷層位移演化體現(xiàn)出臨近失穩(wěn)前在時間上的“趨同化”特征,馬瑾等(2012)發(fā)現(xiàn)在拐折斷層的亞失穩(wěn)階段,平行斷層方向的溫度測點表現(xiàn)為由斷層各段獨立活動向“協(xié)同化”活動的轉(zhuǎn)化過程。“趨同化”與“協(xié)同化”均表現(xiàn)了臨近失穩(wěn)前斷層活動的的一致性趨勢。本文以均質(zhì)土坡為對象,將滑體監(jiān)測點的位

2、移作為統(tǒng)計參數(shù),借助統(tǒng)計學(xué)相關(guān)概念,定義了反映順層節(jié)理斜坡變形破壞特征的協(xié)同化指標(biāo),進行了邊坡演化階段劃分以及穩(wěn)定性評價。
　　邊坡中展布著不同產(chǎn)狀、不同力學(xué)性質(zhì)的各種節(jié)理、斷層、軟弱夾層等結(jié)構(gòu)面,在力學(xué)性質(zhì)上具有彈性、非線性、彈塑性、粘性、流變性等,是一種具有十分復(fù)雜力學(xué)性質(zhì)的介質(zhì)。除地震力等動載作用下邊坡響應(yīng)規(guī)律的研究外,以往邊坡穩(wěn)定性分析較常采用剛體極限平衡法和有限元法。剛體極限平衡法對可能滑面試算搜索出最小安全系數(shù)對應(yīng)的滑

3、動面,以Monter-Carlo法為代表的隨機理論和以遺傳算法為代表的非線性人工智能技術(shù)的引入為復(fù)雜滑動面的搜索提供了更為有效的算法,但無法反映邊坡滑動失穩(wěn)過程中應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,相反,有限元法能夠考慮應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,但材料本構(gòu)關(guān)系與真實的巖土特性差異較大,造成描述巖土體特性方面的不準(zhǔn)確性。由此可見,常規(guī)方法均無法獲取邊坡失穩(wěn)演化過程中的一些結(jié)構(gòu)特性及變化規(guī)律。
　　本文中利用 Rocscience公司Slide軟件分析了均質(zhì)坡體的臨界

4、滑面,采用Morgenstern-Price法計算的滑面作為Phase2軟件中該均質(zhì)土坡的預(yù)制軟弱結(jié)構(gòu)面,運用Phase2中強度折減法模擬邊坡變形破壞過程。以折減次數(shù)與位移變化曲線中位移變化趨勢,將邊坡演化過程分成:蠕滑階段、加速變形階段和劇速變形階段,其中蠕滑階段又包括了減速階段和勻滑階段,在利用協(xié)同系數(shù) K1分析時在加速變形前期劃分一個滑動跳躍階段。并且結(jié)合位移等值線云圖和屈服變形矢量云圖分析了不同階段的特征。根據(jù)整體位移變動特征以

5、及各監(jiān)測點的離散性,分別定義了協(xié)同系數(shù) K與 K1,比較物理模型失穩(wěn)過程位移參量對應(yīng)的K和K1的變化曲線,由于K1在劃分失穩(wěn)階段較為明顯,因此本人認(rèn)為將K1作為評價順層節(jié)理斜坡邊坡穩(wěn)定性評價指標(biāo)較為合理?？紤]坡高、坡角影響因素,研究了K1曲線變化趨勢,進一步驗證了該協(xié)同系數(shù)在失穩(wěn)評價中的可行性。
　　本文研究可歸納為:
　　(1)含軟弱夾層均質(zhì)土坡的滑動變化過程受軟弱結(jié)構(gòu)面形式不同,其蠕滑階段表現(xiàn)出位移演化過程的波動,邊坡失

6、穩(wěn)破壞判斷的關(guān)鍵點是尋找臨界點,劃分失穩(wěn)演化階段。
　　(2)文中定義了協(xié)同作用,即邊坡演化過程中表現(xiàn)為滑移控制面上各點離散運動狀態(tài)向整體運動的一致性發(fā)展的過程。利用各監(jiān)測點位移參數(shù),定義了協(xié)同系數(shù) K1以此,分析了滑坡變化過程協(xié)同系數(shù)的變化特點,對邊坡滑動變形劃分階段,從而將邊坡的協(xié)同化分析與穩(wěn)定性評價有機結(jié)合。
　　(3)按照不同的坡高和坡角分析了邊坡失穩(wěn)過程其協(xié)同變化過程。分析發(fā)現(xiàn)隨坡高和坡角的增長,協(xié)同化評價區(qū)間變化