基于材料强度新判据和物质点法的滑坡稳定性分析

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1、密级中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文作者姓名：王盎指导教师：刿友耋班宜屋生国越坐院地廑皇垫蔓塑墨班塞压墨区出副班宜虽生国叠瞠睦丝厘皇垫蓥塑垄班峦匮学位类别：王堂簋±学科专业：±I＆魔王器培养单位：生国越堂睦垃厦皇垫韭堑墨班荭压2013年5月By—WangJieADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequiremen

2、tForthedegreeofDoctorofEngineeringTheInstituteofGeologyandGeophysicsMay,2013中国科学院地质与地球物理研究所研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在——导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得壁缰琵丛塑麴幽垂复6噬垄鲤堕塑篚夔蕴墓丝蠹复塑蝴学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的

3、说明并表示谢意。论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：量壹签字日期：汐B年f月归学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解壁壁鹁璧落逸丝篷趟绝塑塑塑丞蝴关知识产权的规定，研究所有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文及论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅；生厦拉璧笾选逝墼劢麴趁麴暨匦蛔以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)保密论文注释：本学位论文属于保密范畴，保密期

4、限～年，解密后适用本授权书。学位论文作者签名：工套，置鉴篁鱼!R囤厶签字日期：钿f玉年‘月干日签字日期：≥b弓年G月r日摘要滑坡作为一种相对常见且危害极大的地质灾害，每年都给人类造成了巨大的生命和财产损失，而现阶段关于滑坡稳定性的研究成果仍然无法准确分析出滑坡发育演化到的具体阶段以进行有效的灾害防范。为了进一步推动滑坡发展演化机理的研究工作，本文以室内试验、数值模拟和智能监测方法为切入点，深入探讨了滑坡模型分析中的岩体强度确定问题、基于物质点法的坡体大变形模拟问题和基于视频识别技术的智能监测问题，在理论和应用方

5、面都得到了一些新的认识。从均质边坡的离心试验入手，给出了直观的坡体变形破坏特征，对试验中的位移分布特征、坡顶张裂缝和圆弧形滑面的形成条件进行了深入分析和解释，指出了大位移出现的区域以刚体位移为主，位移较小的区域以变形位移为主，给出了坡顶最大张应力随深度逐渐减小的变化特征，指出了缓坡、塑性变形．剪切破坏是形成圆弧形滑面的两个重要条件，同时该试验也为后面数值计算方法的可靠性验证提供了原始素材。进行了玻璃简单轴抗压及声发射试验、玻璃筒劈裂试验和细砂岩的劈裂试验，对于玻璃筒试样，量取了试验后试件的破裂面积、不同粒径级别

6、碎裂物质的质量，以及抗压试验中的声发射数据；细砂岩试样，对破裂面进行了三维激光扫描，获得了断裂面的面积和三维形态；利用上述试验数据研究了峰值载荷、压机做功、声发射能量(次数)与断裂面积之问的关系，发现了岩体强度与破坏时的断裂面总面积之间的线性相关关系，提出了以单位体积内断裂面积作为一种新强度指标的做法，给出了将试件强度转化为上程岩体强度的计算公式，发现了断裂尺寸越大，密度越小的断裂发育规律。对物质点法的原理及其相关的接触算法进行了深入研究，为了对现有方法进行拓展和改进，推导了三维对流域物质点法的形函数及其导数的

7、可编程表达式，从坐标变换的角度给出了广义物质点法的一种新的形函数积分式求解方案。最后将广义物质点法和两种接触算法相结合，编写了物质点法滑坡稳定性计算程序，并通过与离心试验结果的对比验证了该程序的可用性。为了对灾前预报方法进行补充，提出在滑塌发生后的起始时刻进行检测，利用受灾者和灾害点之问的距离差，为受灾者争取逃生时间，同时基于视频识别技术开发了相应的智能视频监测预警系统软件，并给出了系统硬件的配置方案，现场验证了其可用性。关键词：滑坡；材料体强度；断裂面积；峰值载荷；物质点法；视频监测系统lAbstractLa

8、ndslide，asaconsiderablyfrequentanddangerousgeohazard，causessignificantlossesbothtohumanlifeandpropertyannually．Untilnow,alotofresearchworkhasbeendonetostudythestabilityoflandslide．Butwestillcan’