基于gis的公路边（滑）坡灾害防治与预测系统研究

《基于gis的公路边（滑）坡灾害防治与预测系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中南大学硕士论文第一章绪论该法就是利用赤平极射投影的原理【7】，通过作图来直观地表示出边坡变形破坏的边界条件，分析不连续面的组合关系，可能失稳岩土体形态及其滑动方向等，进而评价边坡的稳定性，并为力学计算提供信息。常用的有赤平极射投影图法、实体比例投影图法、MarklandJJ投影图法等。主要用于岩质边坡岩体的稳定性分析。二、确定性分析方法1、极限平衡理论极限平衡理论是最经典的确定性分析方法。具体方法是将有滑动趋势范围内的边坡岩体，按某种规则划分为一个个小块体。通过块体的平衡条件建立整个边坡平衡方程，以此为基础进行边坡分析。由于该方法具有模型简单、计算公式

2、简捷、可以解决各种复杂剖面形状、能考虑各种加载形式的优点，因此得到广泛的应用【踟。(1)条分法。条分法是边坡稳定分析理论中的重要方法【¨¨。力学模型简单可以对边坡进行定量的稳定性评价，已被工程人员广泛采用。1916年瑞典人彼德森最早提出了条分法。该法假定土坡稳定问题是平面应变问题，并对圆柱形滑裂面以上的土体划分垂直条块，计算中不考虑土条间的作用力，定义安全系数为滑裂面上全部抗滑力矩与滑动力矩之比。之后Fellenius、Bishop、Morgenstern、Jambu等许多学者对条分法进行了改进，其中Bishop重新定义安全系数为沿整个滑裂面的抗剪强度与

3、实际产生剪应力的比值，使得安全系数的物理意义更加明确。(2)改进条分法。张雄【12】利用极限分析和刚体有限元离散概念，提出了一种用于边坡稳定性分析的改进条分法。该方法利用优化技术直接调整条块间及滑裂面上的内力，使得对给定的滑裂面安全系数取最大值，而对各个不同的滑裂面寻求使安全系数为最小的滑裂面，对滑裂面的形状、条块间的内力之间的关系等不做任何假定。因此，能更真实地反映边坡的实际稳定状态。2、数值分析方法数值分析方法是目前岩土力学计算中使用最普遍的分析方法。(1)有限元(FEM)法该方法在边坡岩土体的稳定性分析中得到最早(1967)应用，也是目前最广泛使用

4、的一种数值分析方法。目前，已经开发了多个二维及三维有限元分析程序，可以用来求解弹性、弹塑性、粘弹塑性、粘塑性等问题。有限元法的优点是部分地考虑了边坡岩体的非均质和不连续性，可以给出岩体的应力、应变大小与分布，避免了极限平衡分析法中将滑体视为刚体而过于简化的缺点，能使我们近似地从应力应变去分析边坡的变形破坏机制，分析最先、最容易发生屈服破坏的部位和需要首先进行加固的部位等。它还不能很好地求解大变形和位移不连续等问题，4中南大学硕士论文第一章绪论对于无限域、应力集中问题等的求解还不理想。(2)边界元(BEM)法边界元法是70年代发展起来的一种数值方法，Cro

5、nchSL于1976年首先将其应用于分析层状岩体的开挖稳定问题。与有限元方法不同，它只对研究区的边界进行离散，因而它要求的数据输入量较少。该方法对处理无限域和半无限域问题较为理想。它要求事先知道求解问题的控制微分方程的基本解，在处理材料的非线性、不均匀性、模拟分步开挖等方面还远不如有限元法，它同样不能求解大变形问题。因而，边界元方法目前在边坡岩体稳定性分析中的应用还远不如在地下洞室中应用广泛【131。(3)快速Lagrangian分析(FLAC)法为了克服有限元等数值分析法不能求解岩土大变形问题的缺陷，人们根据显式有限差分原理，提出了FLAC数值分析方法

6、。该方法较有限元方法能更好地考虑岩土体的不连续性和大变形特征，求解速度较快。其缺点是同有限元方法一样，计算边界、单元网格的划分带有很大的随意性。(4)离散元(DEM)法．离散元法是由CundaUPA(1971)首先提出并应用于岩土体稳定性分析的一种数值分析方法。它是一种动态的数值分析方法，可以用来模拟边坡岩体的非均质、不连续和大变形等特点，因而，也就成为目前较为流行的一种岩土体稳定性分析数值方法。该方法在进行计算时，首先将边坡岩体划分为若干刚性块体(目前已可以考虑块体的弹性变形)，以牛顿第二运动定律为基础，结合不同本构关系，考虑块体受力后的运动及由此导致

7、的受力状态和块体运动随时间的变化。它允许块体间发生平动、转动，甚至脱离母体下落，结合CAD技术可以在计算机上形象地反应出边坡岩体中的应力场、位移及速度等力学参量的全程变化。该方法对块状结构、层状破裂或一般碎裂结构岩体比较适合。(5)块体理论(BT)与不连续变形分析(DDA)块体理论是由GoodmanRE等于1985年首先提出。该方法实际上是一种几何学的方法，它利用拓扑学和群论的原理，以赤平投影和解析计算为基础，来分析三维不连续岩体稳定性。在计算时，它根据岩体中实际存在的不连续面倾角及其方位，利用块体间的相互作用条件找出具有移动可能的块体及其位置，故也常被

8、称为关键块O①)理论。它最初主要用于地下洞室围岩稳定分析，现在也较好地用于帮助选