岩土参数反算在工程应用中的分析

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基于计算智能的岩土力学模型参数反演方法及其工程应用共3篇

基于计算智能的岩土力学模型参数反演方法及其工程应用共3篇

基于计算智能的岩土力学模型参数反演方法及其工程应用共3篇基于计算智能的岩土力学模型参数反演方法及其工程应用1岩土力学模型参数反演方法及其工程应用岩土力学是土力学和岩石力学的综合学科,主要研究土体和岩石的力学性质以及它们在工程中的应用。

岩土力学模型的建立是研究和解决工程实际问题的基础,而岩土力学模型参数反演则是建立岩土力学模型的关键。

因此,岩土力学模型参数反演方法及其工程应用对岩土工程的发展和实践具有重要意义。

传统的岩土力学参数反演方法主要采用经验公式、试验以及经验拟合等方法,其缺点是需要大量的试验数据,而且依赖于试验条件、试验设备等因素,存在局限性。

因此,近年来计算智能技术作为一种新型的参数反演方法在岩土力学中得到了广泛应用。

计算智能是一种基于人工智能的技术,它包括神经网络、遗传算法、模糊逻辑、粒子群算法等一系列方法。

这些方法可以模拟人类的智能行为,有效地解决复杂的参数反演问题。

下面就介绍几种常用的计算智能方法及其在岩土力学模型参数反演中的应用。

1. 神经网络方法神经网络是一种基于模拟人类神经系统的计算模型,它由大量相互连接的节点组成,具有自组织、自适应、自学习的能力。

在岩土力学模型参数反演中,可以通过构建神经网络模型,将输入数据与输出数据建立关系,通过训练得到神经网络的权值系数,进而实现参数反演的目的。

2. 遗传算法方法遗传算法是一种模拟生物进化过程的优化方法,它通过基于种群的搜索方法,不断地迭代求解出最优解。

在岩土力学模型参数反演中,可以通过构建目标函数,采用遗传算法不断地优化,得到最优化的参数组合。

3. 模糊逻辑方法模糊逻辑是一种模糊集合和逻辑运算的理论,它可以描述模糊和不确定的信息。

在岩土力学模型参数反演中,可以通过构建模糊逻辑模型,将模糊的输入映射到相应的模糊输出,然后对模糊输出进行模糊推理,得到具体的参数结果。

上述几种计算智能方法在岩土力学模型参数反演中已经得到了广泛的应用。

例如,神经网络方法可以用于预测土体的索力位移关系、强度参数等,遗传算法方法可以用于优化土体材料的力学性质,模糊逻辑方法可以用于评价土体的稳定性和安全性。

一类岩质顺层滑坡反演分析及其工程应用

一类岩质顺层滑坡反演分析及其工程应用

一类岩质顺层滑坡反演分析及其工程应用工程中对于岩层倾向与边坡剖面夹角小于30°的挖方边坡定义为顺层岩质边坡[1]。

对于地形横坡较陡、岩性层面结合差、层间抗剪强度低的顺层高边坡,因其临空后下滑力大,工程中难以支挡防护,防护处置工程造价高,滑移后滑坡规模大,社会影响大等特点,在工程中应尽量避免。

对于无法避免的顺层边坡,工程处置时应有充分的计算资料支撑,确保防护方案安全可靠,且防护工程经济、合理。

计算中边坡的岩土参数对边坡的计算分析至关重要,方案的合理性与参数的选取密切相关,工程中确定层间参数的措施有现场原位试验、室内试验及工程经验参数等。

李安洪等[2]对顺层岩质边坡工程进行了系统性的阐述,确定了坡体破坏模式、坡体失稳范围与开挖高度及岩层倾角的关系、潜在滑移面的确定方法及抗剪强度参数的确定等。

对于受条件限制无法获取岩土抗剪强度、顺层边坡已经滑移失稳的边坡,反算法能为边坡稳定性分析提供相对较准确的抗剪强度,对顺层滑坡的快速处治提供可靠的计算依据。

大力发展农村经济社会事业,就要创新发展新平台。

针对农村社会事业发展现状,按照“一个村庄和一个社区”的概念在农村进行建设。

政府关注农村问题,对农村发展过程中出现的问题给予及时的政策支持。

农村经济社会事业的发展需要高新技术和人才的支持,因此,政府应加大投资,引进人才,更新农业生产技术;建立粮食加工厂,让一部分农民在此就业;因地制宜,大力发展绿色农业,提高农业收益[4]。

这样可以使一部分农民不用外出打工,可以留在家里照顾孩子,减少留守儿童数量,同时促进农民增收。

本文结合工程实例,通过对顺层滑坡的反算分析,计算出岩层软弱层面的抗剪强度,为滑坡的治理提供计算依据,同时结合计算分析对类似顺层岩质边坡的防护处置提供参考。

1 计算模型顺层边坡滑移-拉裂破坏模型为平面滑动破坏,采用极限平衡法模型计算,模型见图1。

图1 极限平衡法计算模型计算时t体取1 m宽,其稳定系数计算方法[3]见式(1)。

各类岩土参数变异系数限制值-概述说明以及解释

各类岩土参数变异系数限制值-概述说明以及解释

各类岩土参数变异系数限制值-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在概述部分,你可以写一些关于岩土参数变异系数的基本背景和重要性的内容。

可以参考以下写作示例:概述岩土参数的变异性是指在不同地质条件下,不同取样点或试验结果中存在的差异。

由于岩土参数的变异性,其数值在不同地点、不同试验中可能会有较大差别。

岩土参数的变异性对于土木工程的设计和施工具有重要影响。

岩土参数变异系数是衡量岩土参数变异性的一种指标。

它是通过统计分析大量试验数据得出的,反映了岩土参数数值的分散程度。

岩土参数变异系数越大,代表相同性质的岩土在不同地点或试验中的数值差异越大。

相反,岩土参数变异系数越小,代表变异性较低,岩土参数的数值变化较为稳定。

岩土参数变异系数的研究对于岩土工程的设计和施工具有重要意义。

首先,岩土参数的变异性可能会导致工程设计出现一定的风险。

因此,在进行工程设计时,需要充分考虑岩土参数的变异性,并在设计过程中设置合理的安全系数,以确保工程的可靠性和安全性。

其次,岩土参数变异系数在岩土工程施工和监测中也具有重要作用。

合理评估岩土参数的变异性可以帮助工程师更准确地确定施工方案和监控指标,从而提高施工质量和工程效益。

本文将探讨各类岩土参数的变异性,并分析其变异系数的限制值。

通过研究各类岩土参数的变异性限制值,有助于合理评估其可靠性和安全性,并为岩土工程的设计和施工提供科学依据。

此外,本文还将探讨实际应用中需考虑的因素,为岩土工程实践提供一些参考和建议。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以针对以下几个方面进行撰写:1.2 文章结构:本文分为引言、正文和结论三大部分。

引言部分主要对文章进行开场介绍,概述了本文的主题和意义,并介绍了文章的结构框架。

正文部分分为2.1小节和2.2小节。

2.1小节将详细介绍各类岩土参数的意义和作用,包括常见的岩土参数如抗剪强度、含水量、孔隙比等在工程中的应用和重要性。

通过对各类岩土参数的解释和实际案例的介绍,读者可以对这些参数的定义、计算方法和工程中的应用有更加深入的理解。

岩土工程数值分析方法

岩土工程数值分析方法

* kl
✓ 位移:在 内及 上,任一点在k
方向的位移
u
* kl
第二种情况
✓ 体力:在无限域 上沿k方向有分
布体力 b k ✓ 表面荷载:在轮廓线 上,沿k方
向荷载 Pk
✓ 位移:在 内及 上,任一点在k
方向的位移 u k
整理课件
由功的互等定理:
P k * u lkd s ilu kd u k *P lkd su k *b k ld
n
PP0Pi i1
整理课件
误差修正方法 一阶自校正法:
K i 1 U i P i P i '1
P
误差
Pn
P1 P0
U0
U
整理课件
牛顿迭代法:
K i 1 U i P A P i 1
Ui Ui1Ui
P
误差
PA
P1
P0 U1
U 2
U0
UA U
整理课件
有限元法的实现
模型建立(范围及参数)
整理课件
单元位移函数: u v((x x ,,y y)) N N 1 1 ((x x ,,y y))v u 1 1 N N 2 2 ((x x ,,y y ))v u 2 2 N N 3 3 ((x x ,,y y ))v u 3 3
或:
u
v
[
N
]
[N]N 01
0 N1
N2 0
0 N2
平面六结点变厚度节理单元 相当于四边形等参元
位移函数:
u
v
形函数:
6
i1 6
i1
N
i
u
i
N
i
v
i
36

现代岩土工程勘察技术的工程应用

现代岩土工程勘察技术的工程应用

浅析现代岩土工程勘察技术的工程应用摘要:随着我国现代化高层建筑物不断兴建,采用传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要,存在着许多急需解决的岩土工程勘察技术问题。

本文是作者就岩土工程勘察中存在的常见问题及相关技术进行简要的阐述和分析。

关键词:岩土工程勘察;技术;地基基础;设计方案1概述岩土工程勘察是运用地质学、岩土力学、工程地质学的理论,按照科学的勘察程序与方法,利用有效的测试仪器和技术,调查和工程建设有关的工程地质条件,评价存在的与岩土工程有关的工程地质问题,从而为工程建设的设计、施工等提供详实、科学、准确的地质资料的活动,从而预防岩土工程问题造成的危害。

通常地质勘察报告给出的场地地质资料包括土的物理性指标,土层分布,地下水和地下水分布,地基评价,是设计、施工的依据。

施工过程中除必须依据设计文件和施工图外,还须参考工程地质勘察资料,在工程地质勘察中查明其成因类型、分布规律、埋藏条件及其土的性质,针对各种复杂的工程地质条件,在保证工程设计和工程建设质量的前提下,充分挖掘地基土的潜力,合理地选择地基与基础设计和施工方案,可降低工程造价,缩短建设工期。

2岩土工程勘察常见技术问题分析随着现代建筑物基础和基坑开挖深度越来越深,采用传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要,存在着许多急需解决的岩土工程勘察技术问题。

这些问题主要有以下几个方面:2.1勘察依据不充分、目的不明确设计意图明确,才能有的放矢地合理布置工作量,解决工程设计和施工中的岩土工程问题。

《岩土工程勘察规范》(gb50021-2001)明确规定详勘时应“搜集附有坐标和地形的建筑总平面图,建筑物的性质、规模、荷载、结构特点,基础型式、埋置深度、地基允许变形等资料”。

但不少勘察报告前期资料收集不全,拟建工程的结构形式、规划地坪标高、勘探点坐标等情况不清,设计单位的勘察技术要求缺乏。

2.2岩土参数问题主要是那些难于取到原状岩土样和难于进行室内、外试验的岩土层如粗颗粒土、残积土和风化岩等。

岩土水平抗力系数的解析与应用

岩土水平抗力系数的解析与应用

岩土水平抗力系数的解析与应用岩土水平抗力系数是岩土力学中的一个关键参数,它对于岩土工程设计和施工具有重要意义。

本文将对岩土水平抗力系数进行解析和应用,帮助您更好地理解和应用这一概念。

一、岩土水平抗力系数概述在岩土工程中,土体或岩体受到外部作用力时,会产生一定的抗力。

岩土水平抗力系数描述了土体或岩体在水平方向上抵抗外部荷载或应力的能力,它是反映岩土抗剪强度的一个重要参数。

岩土水平抗力系数可以用于计算基坑、挡墙、地基承载力、边坡稳定性等方面的设计。

二、岩土水平抗力系数的计算方法岩土水平抗力系数的计算方法有很多,常用的方法有承载力法、基于土壤参数的方法和基于随机场理论的方法等。

以下是一种常用的计算方法:1. 承载力法承载力法是基于限 equilibrium 原理,即在岩土体中的任何一个平面上,切片的抗剪力不超过该平面上的抗剪强度,抗剪强度可用库仑公式表示。

根据承载力法,水平抗力系数可通过以下公式计算:Kh = τ / (γ * H)其中,Kh表示水平抗力系数,τ表示土体或岩体的抗剪强度,γ表示土体或岩体的体积重量,H表示土体或岩体的高度。

2. 基于土壤参数的方法基于土壤参数的方法是通过实验室试验和现场测试获取土体参数,然后根据经验公式计算水平抗力系数。

这种方法广泛应用于土体工程领域。

3. 基于随机场理论的方法在某些情况下,土壤的物理性质可能是非均匀和随机变化的,此时可以考虑使用基于随机场理论的方法来计算水平抗力系数。

这种方法可以更准确地描述土体的非均匀性和变异性。

三、岩土水平抗力系数的应用岩土水平抗力系数在岩土工程设计和施工中有着广泛的应用。

以下是几个常见的应用方面:1. 基坑设计在基坑设计中,需要考虑土壤的水平抗力系数,以确定基坑支护结构的类型、尺寸和稳定性。

水平抗力系数的大小直接影响基坑支护的安全性和经济性。

2. 边坡稳定性分析边坡稳定性是岩土工程中的关键问题之一,水平抗力系数是边坡稳定性分析的基础。

反分析法研究HS与HSS模型在基坑计算中的应用

反分析法研究HS与HSS模型在基坑计算中的应用
土 S 型 的适 用性 问题 , 而是 重 点研 究 利 用 位 移 反 分 析 研 究 H S模 型 与 范 围 的扩 大 , 体 剪 切 刚 度 会 显 示 出 非 线 性 。H S模 型 是 基 H S模型的适用性问题及模 型的关键参数选取 问题 。 S 于H S模型而建立的 , 两者有着几乎相同的参数 , 只增加 了两个参
中 引用 的 钻 孔 位 置 与 C 3 比较 接 近 , 据 假 定 的 , X 根 , 定 参 考 文 献 : E
位移反分析法在岩土工程 中使用最为广泛 , 文用的是位移反分 2 HS与 HS 本 S本构 模型 的理论依 据 析法。根据求解 的手段 来划 分 , 反分 析法 可分为 解析 法和 数值
法 。解 析 法 概 念 明确 、 算 速 度 快 , 只适 宜 求 解 简 单 几 何 形 状 计 但
q q l
1 一 2E
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萋后 反 验分 残析 差结 统果 差评 计 法
价 与 检 验

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其 中 ,n g 为抗 剪 强 度 上 的渐 进值 ; 为 主 加 载 下 围 压 相 关 的 刚度 模 量 , 可用 下 式计 算 :
E= L二十 8 5 {Ot 1J o —s t 。 竺 P n} c p C

3 工程计 算 实例
GG u ≥r
( 7 )
被 动 侧 地 面沉 降 主 动 侧 弯矩 包络
主 动侧 剪 力 包络
被 动 侧 弯矩 包络
69 9
93 6
83 0
l8 o o
73 5
l4 O 3
拟建地铁车站毗邻并平行于平南铁 路 , 地铁 车站连 续墙距 离

滑坡抗剪参数反算时稳定系数选择

滑坡抗剪参数反算时稳定系数选择

滑坡抗剪参数反算时稳定系数选择定性系数的计算,离不开滑坡抗剪参数的选取。

通常取得抗剪强度指标的方法有仪器测定法、反算法和经验数据对比法。

由于滑带岩土介质的多样性,成因、成分和结果的复杂性和不均匀性,以及强度随外界因素变化的可变性,加之滑动过程本身多样性和复杂性,使仪器测定法很难准确模拟滑带岩土的实际受力状态和变化过程,因此,试验数据很难直接用于计算。

在我们实际工作中,多采用以反算为主,参考试验数据和经验指标的综合方法。

今天我将谈谈我在实际工作中,使用反算法时,对滑坡稳定系数取值的理解及应用。

反算法可分为恢复山体平衡和不恢复山体平衡两种情况。

恢复山体平衡法使用于近期滑动过的滑坡,而且可以恢复滑动瞬间的形状,我们认为其处于平衡状态,反算时其稳定系数取1当然合适。

但是,在我所遇到的滑坡勘察中,古滑坡或老滑坡较多,恢复其原始地非常困难,因此,我们一般根据滑坡所处的发育阶段(定性分析),判断当前相应的稳定性,给出一个稳定性系数,假定一个参数,用现有的一个断面反算,或利用二个断面联立进行反算,其公式在此我就不列举。

如何判断其稳定性和所处的发育阶段其实是摆在我们面前的首要问题,我查阅了部分书籍及论文,其对滑坡的发展划分阶段及稳定系数取值的阐述均有所不同,使我在反算时,取滑坡稳定系数,产生了困惑。

现将我查阅的资料分述如下:1、《铁工程不良地质勘查规程》中将滑坡发育阶段分为三阶段,见表1.1。

这本规范是铁老大所编,应该是比较权威的,其表中滑坡主要标志的描述非常详细,值得借鉴,但其对各阶段的稳定系数的取值叙述的较为模糊,并给出一个确定的区间。

见下表。

阶段判别式主要标志蠕动阶段Ks1>Ks≥1斜坡面上出现不连续裂缝,局部有起,错台或向坡下微量移动现象。

在蠕动、挤压剧烈地段,可见垂直裂缝或呈弧形展布的裂缝并有局部的小规模坍塌。

滑动阶段Ks<1滑坡周界已形成,主裂缝贯通,错台清晰,滑动面已形成。

滑坡体沿滑动面缓慢或快速整体向坡下移动。

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岩土参数反算在工程应用中的分析作者:王书剑来源:《科技视界》2015年第34期【摘要】由于岩土体的复杂性和室内外试验的不确定性,在选定物理力学参数时存在许多实际困难,综合考虑各种因素的影响,基于传递系数法来反算边坡稳定性强度参数,选取合理的计算参数对边坡稳定性进行分析。

数值分析结果表明,岩土体强度参数内摩擦角φ和黏聚力 c对边坡稳定性影响较大,且内摩擦角φ较黏聚力 c对边坡稳定性更为敏感。

反算分析方法对完善岩体工程问题的设计理论起到重大的指导作用。

【关键词】反算分析法;传递系数法;边坡稳定性;强度参数0 引言目前用来分析岩土工程稳定性的方法有很多,如数值分析法、极限平衡法等。

在对岩土体进行稳定性分析时,准确的强度参数是至关重要的。

工程中经常用土工试验来获取内摩擦角φ、黏聚力 c等强度参数。

该方法得出的试验结果可靠,且适用于大多数岩土体。

但对构造复杂的土体,如碎石土等,若用土工试验来获取其参数,所耗时间长,且难度较大。

并且有些土体强度参数的空间变异性较大,得到的试验结果离散,很难得到准确的计算参数[1-2]。

在此情况下,通过采用参数反演手段来获取岩土体强度参数已得到广泛的应用[3]。

准确分析和评价边坡稳定性的关键是如何正确选取土工参数,进而会影响到边坡工程的安全。

而这些土工参数中,滑动面岩土体的重度γ,其选用值的误差对边坡稳定性的影响远小于粘聚力c、内摩擦角φ。

因此,滑坡岩土体抗剪强度参数c、φ的取值成为影响边坡稳定性分析结果可靠度的关键,研究确定c、φ值的方法对边坡工程的稳定性分析与加固设计具有重大的实际意义。

1 原理分析1.1 反算分析法在国内外边坡稳定性分析通常采用极限平衡条分法,主要有瑞典法、Janbu法、简化Bishop法和传递系数法等,其中传递系数法在滑面边坡的应用最为广泛。

传递系数法不计力矩平衡条件,只考虑力的平衡,简单易行,而且与其他极限平衡方法的计算结果相差不大,能基本满足边坡工程实践的需求。

反演分析采用的边坡稳定性分析模型不同,反算得到的强度参数值也会有所不同。

1.1.1 反分析基本前提反演分析的可靠性主要取决于边坡稳定状态和边界条件的准确性。

反演分析的基本前提:①结合实际情况选定边坡稳定性系数值;②勘察滑动面位置及滑动形式;③总结分析造成边坡失稳或坡体变形的外力因素。

1.1.2 反分析求解过程对于确定的滑坡断面,先假定稳定系数Fs已知,利用传递系数法可以求取c、φ值的对应关系。

但c、φ值是两个不确定参数,对于单一断面的一个极限平衡方程, c、φ值具有不确定性,必须先假定c或φ中一个,再求解另一个未知数,这样可求出无数组c、φ值的解,但却无法获得反映滑坡滑动时真实状态的唯一解。

为了同时反算出c、φ值,可在滑坡体中寻找两个或多个处于极限平衡状态的断面,建立不少于两个极限平衡方程联立求解。

通常情况下,为了提高反算结果的可信度,可同时结合土工试验、工程类比或敏感性分析等方法来确定强度参数的取值。

联立滑坡的两个或多个断面进行求解,可能会出现两条或多条平行直线方程的情况,以致无法求解。

因此,多断面极限平衡方程联立反算的基本条件是选取的多个滑坡断面必须相似。

相似条件包括:①地质条件相似,滑坡的类型和形式、滑带土的物质组成以及含水状态要相似;②滑坡的运动过程和状态相似。

将坡体将滑而未滑那一瞬间视为滑坡的极限平衡状态,在未发生滑动时,其稳定系数Fs=1。

采用传递系数法列出滑坡断面的极限平衡方程,求解出多个断面的一系列不同c、φ值组合,釆用图解法绘制多个断面的c-φ曲线,交点即为反算的强度参数值。

图1 c、φ值反分析图解示意图1.2 基于传递系数法的反算分析传递系数法(即不平衡推力法)是滑坡稳定性分析使用最广泛的方法之一。

传递系数法假定滑坡体为整体滑动,各条块的条间力以集中力表示,作用在分界面中点,其作用方向与上一条块的底面平行。

在对滑坡范围内滑动方向和速度大体一致的滑体进行计算时,可将它们视为一个计算单元,并选择其中的典型滑坡断面进行分析。

根据不同地层性质和滑面坡度的差异,将整个滑体划分为若干竖直条块。

由力的平衡条件可知,从第一个条块连续向前逐条向下推求,直至最后一个条块的推力为零,该方法通常有隐式解法和显式解法两种[4]。

传递系数法有三个假定条件:①滑体不可压缩并作整体下滑;②条块间只传递推力不传递拉力;③取垂直滑坡主轴方向单位宽度(一般为1m)的岩土体作为计算断面,不考虑条块两侧的摩阻力[2]。

图2 第i个条块受力示意图取滑坡体的第i个条块为研究对象,条块i的受力图如图2所示。

由力平衡条件,可得第i条块的条间力Pi表达式:Pi=Pi-1ψi+FsTi-Ri(1)其中,Ti=Wisinai+KsWicosai-Qisin(θi-ai)(2)Ri=cili+[Wicosai-KsWisinai+Qicos(θi-ai)-Ui]tanφi(3)ψi为传递系数,可简化计算为:ψi=cos(ai-1-ai)-sin(ai-1-ai)tanφi(4)上述式子中的c和tanφ均为滑面实际强度参数,强度不再发生变化。

采用下滑力超载稳定系数,即下滑力Ti前乘了稳定系数Fs;然而传递系数ψi可简化成一个常数,且与Fs无关。

即设Fs=1,由此推出安全系数的显式表达式为:上式是《公路路基设计规范》中常用的公式。

在滑坡处于极限平衡状态下,传递系数ψi 的表达式中可假设Fs=1。

基于传递系数法进行边坡滑动面强度参数反算分析时,计算量庞大,可利用MATLAB数学软件进行计算,这样可以大大提高计算效率[5]。

2 实例计算2.1 边坡概况永龙界ZK56+860~ZK56+940段边坡岩体较破碎松散,覆盖较厚强风化层。

边坡开挖成型后,受降雨影响,坡体有两处小面积滑塌,滑带岩土体主要为表层粘土(夹杂少量碎石)、强风化层软岩、泥质页岩等。

以下为该路的2处典型滑坡示意图:图3 1#滑坡体示意图图4 2#滑坡体示意图ZK56+860~ZK56+940边坡1#、2#滑坡体示意图该边坡位于断层碎裂带边缘,地质状况复杂,受地质构造及外界条件影响很大,边坡整体稳定性较差。

岩质边坡地处断层碎裂带边缘,受地质构造影响显著,岩体完整度较差,块状偏小,岩体风化较严重,抗剪切强度较小。

岩体以节理、裂隙发育的强风化砂质页岩和粉质粘土中夹强风化页岩块石两大类为主,强风化层厚度大,岩质较软,整体结构松散。

根据现场滑坡的形态特征、滑带岩土体及结构特征和勘探的地质资料,选取ZK56+860~ZK56+940段边坡为研究对象,该处边坡坡体中碎石土较多,土体强度参数的空间变异性较大,对室内直剪试验结果产生较大的离散性,很难获取准确的参数。

影响边坡稳定性的因素较多,如岩土体的基本物理力学性质、边坡的几何特征、岩体的结构面参数等。

它们对边坡稳定性都有不同程度的影响。

由于这些影响因素难以量化,在进行边坡的稳定性分析时,很难考虑到它们的影响。

而反算分析方法的思想就是把这些难以量化的因素综合考虑在“等效参数”中,因此采用了基于传递系数法来反算滑动面岩土体的抗剪强度参数,为边坡工程分析发展提出了一种新的方法。

2.2 参数分析假定边坡处于极限平衡状态,采用传递系数法对ZK56+860~ZK56+940边坡岩土体参数进行敏感性分析。

依据勘测资料提供的c、φ取值范围,形成不同的组合系列,利用MATLAB 软件计算对应的稳定性系数Fs,计算结果如表1、表3所示。

表1 c、φ与Fs的影响关系图5 Fs-c-φ关系曲线图由上图可通过拟合曲线得到y= k1x+b公式,得出不同内摩擦角的情况下对边坡稳定性影响的敏感度k1,如下表2所示:表2 φ与k1的影响关系表3 c、φ与Fs的影响关系图6 Fs-c-φ关系曲线图由上图可通过拟合曲线得到y= k2x+b公式,得出不同粘聚力的情况下对边坡稳定性影响的敏感度k2,如下表4所示:表4 c与k2的影响关系由图5、图6可知,滑动面岩土体的c和φ值对稳定性系数Fs的影响均较大,比较表2与表4可知,斜率k2>k1,表明对于ZK56+860~ZK56+940边坡滑坡体,稳定性系数Fs对φ值的影响更敏感,且随内摩擦角φ的变大,稳定性系数Fs增加速率更快。

因此,在进行反演分析时可先假定c值,然后再通过MATLAB软件的极限平衡稳定分析程序来反算φ值。

2.3 反算参数的确定根据边坡稳定性传递系数法的稳定系数计算公式,利用MATLAB软件编写了边坡稳定性分析电算程序,考虑“自重+水”的工况,对ZK56+860~ZK56+940边坡进行滑动面抗剪强度参数c和φ值的反演计算。

由以上的边坡参数敏感性分析可知c值的敏感度较低,根据室内试验数据可确定c值的范围,将c值进行区间分段,其中选取c值分别为13、14、15、16、17、18、19、20kPa,在滑坡的极限平衡状态及边界条件下,运用传递系数法反算φ值。

当稳定系数Fs=1.0时,分别反算出ZK56+860~ZK56+940边坡1#和2#滑坡体在不同c值条件下的φ值。

计算结果如表5、6所示。

联立ZK56+860~ZK56+940边坡1#和2#两个滑坡体极限平衡方程,求解该边坡滑动面抗剪强度参数反演计算值。

如图7中两条c-φ曲线的交点坐标c=15kPa,φ=24.48°即为该边坡滑动面抗剪强度参数反演计算值。

3 结论本文介绍了获取滑动面岩土体抗剪强度参数的反算分析法,以ZK56+860~ZK56+940边坡两处滑坡体为研究对象,基于传递系数法对该滑坡体的抗剪强度参数进行了反演计算,得到合理参数。

通过分析影响边坡稳定性参数内摩擦角φ和黏聚力 c对边坡稳定性的影响得出,内摩擦角φ较黏聚力 c对边坡的影响更为敏感。

在反演计算中,假定稳定系数Fs=1.0时,分别反算不同c值条件下的φ值,联立两处滑坡体极限平衡状态方程,得出抗剪强度参数为c=15kPa,φ=24.48°,为龙永高速后续边坡开挖施工行为及防护加固时机选择提供指导性建议。

【参考文献】[1]沈永飞.边坡位移反分析及其工程应用研究[D].重庆大学,2010.[2]童志怡.岩质边坡滑动面力学参数的取值理论和方法研究[D].中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所),2009.[3]孙志彬.Mohr-Coulomb准则下基于滑动面深度的边坡参数反分析方法[M].岩土力学,2014,4.[4]贾恒国.抗滑桩设计计算的程序实现[D].太原理工大学,2010,5.[5]李清.基于极限平衡理论的滑坡抗剪强度参数反演数据表法研究[M].路基工程,2015,4.[责任编辑:杨玉洁]。

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