边坡与滑坡工程抗剪强度参数反演分析及其应用
硕士学位论文
目录
目 录..................................................................................................................I 摘 要..................................................................................................................I ABSTRACT.....................................................................................................II 第1章绪论.. (1)
1.1 研究目的及意义 (1)
1.2 边坡与滑坡抗剪强度参数反演研究现状 (3)
1.2.1 极限平衡法 (4)
1.2.2 反分析方法 (4)
1.2.3 神经网络与遗传算法 (5)
1.3 边坡稳定性分析方法研究现状 (6)
1.3.1 传统的分析方法 (6)
1.3.2 数值分析方法 (7)
1.3.3 边坡工程中的新理论和新方法 (7)
1.4 顺层岩质边坡失稳机理及抗剪强度参数取值研究现状 (8)
1.4.1 顺层岩质边坡失稳机理研究现状 (8)
1.4.2 顺层岩质边坡抗剪强度参数取值研究现状 (9)
1.5 锚杆（索）加固边坡研究现状 (9)
1.6 本文研究内容及技术路线 (11)
1.6.1 研究内容 (11)
1.6.2 技术路线 (11)
第2章边坡与滑坡抗剪强度参数反演方法及加固研究 (13)
2.1 引言 (13)
2.1.1 滑坡形成条件 (13)
2.1.2 滑坡作用因素 (14)
2.2 边坡与滑坡抗剪强度参数反演方法研究 (15)
2.2.1 传递系数法 (15)
2.2.2 Bishop条分法 (16)
2.2.3 位移反分析法 (18)
2.2.4 极限上限分析理论 (19)
2.3 锚杆（索）加固顺层边坡 (20)
2.3.1 锚杆（索）设计计算 (20)
2.3.2 加固后顺层边坡稳定系数计算 (21)
2.4 本章小结 (22)
第3章边坡工程抗剪强度参数反演分析 (23)
边坡与滑坡工程抗剪强度参数反演分析及其应用
3.1 引言 (23)
3.2 强度折减法、位移反分析原理 (23)
3.2.1 强度折减原理 (23)
3.2.2 位移反分析原理 (24)
3.3 基于强度折减法的边坡抗剪强度参数反演 (25)
3.3.1 方法思路 (25)
3.3.2 初始值选取原则 (25)
3.3.3 滑动面位置与强度参数间关系 (26)
3.3.4 无量纲参数取值确定 (27)
3.4 算例分析 (29)
3.4.1 获取折减系数—位移关系曲线 (29)
3.4.2 拟合位移-折减系数曲线 (30)
3.4.3 抗剪强度参数求解 (31)
3.5 基于潜在滑动面位置的边坡抗剪强度参数反演 (31)
3.5.1 反演方法概述 (31)
3.5.2 算例分析 (32)
3.6 本章小结 (33)
第4章滑坡工程抗剪强度参数反演分析 (35)
4.1 引言 (35)
4.2 滑动面位置的确定与连接 (35)
4.3 基于滑动面位置的滑坡抗剪强度参数反演 (36)
4.3.1 滑坡稳定系数的确定 (36)
4.3.2 反演方法概述 (37)
4.4 平面滑坡抗剪强度参数反演新方法 (38)
4.4.1 滑动面临界倾角与无量纲参数间关系的建立 (38)
4.4.2 算例分析 (39)
4.5 平面滑坡抗剪强度参数反演影响因素分析 (40)
4.5.1 无量纲参数与滑动面临界倾角关系分析 (40)
4.5.2 滑坡高度对反演结果的影响分析 (42)
4.5.3 滑坡稳定系数取值对反演结果的影响分析 (43)
4.6 顺层滑坡抗剪强度参数反演方法分析 (45)
4.6.1 反演方法概述 (45)
4.6.2 结构面抗剪强度参数参考值选取 (46)
4.6.3 基于刚体滑移的顺层滑坡抗剪强度参数反演 (46)
4.7 本章小结 (47)
第5章顺层滑坡反演方法在工程中的应用 (48)
5.1 引言 (48)
5.2 顺层滑坡反演方法在工程参数反演中的应用 (48)
5.2.1 工程介绍 (48)
5.2.2 滑坡抗剪强度参数反演 (49)
5.2.3 强度参数的修正 (50)
5.3 反演结果在边坡加固工程中的应用 (52)
5.3.1 边坡支护方案的选择 (52)
5.3.2 支护前后边坡稳定性分析 (53)
5.4 原设计方案的优化 (55)
5.4.1 方案一分析 (56)
5.4.2 方案二分析 (57)
5.5 本章小结 (58)
结论与展望 (60)
结论 (60)
展望 (61)
参考文献 (62)
致谢 (68)
附录A攻读学位期间取得的成果 (69)
摘要
稳定性分析是边坡和滑坡工程的重要研究内容，作为稳定性分析、加固设计的重要参数，边坡与滑坡抗剪强度参数取值是否合理，直接影响和决定着边坡与滑坡坡稳定性分析、加固设计结果的准确性和可靠性。
目前国内外用于确定边坡与滑坡抗剪强度参数的试验法、经验法尚存在诸多不足，反演分析法日益成为确定边坡与滑坡抗剪强度参数较为可靠的手段，但其常用的极限平衡法、极限上限分析理论、位移反分析法也并非十分完善。因此，在系统分析现有边坡与滑坡抗剪强度参数反演方法的基础上，首先，针对有监测位移数据的简单边坡体，提出将强度折减法与位移优化反分析方法结合起来进行抗剪强度参数反演的方法；其次，对无监测位移数据的边坡体与滑坡体，提出通过联系滑动面位置与抗剪强度参数间内在规律进行抗剪强度参数反演的方法；最后，对含有软弱夹层的顺层岩质边坡，以兰永一级公路某顺层滑坡工程为依托，根据其失稳条件和变形特征，基于刚体滑移模型进行结构面上岩土体抗剪强度参数反演，同时，将反演结果用于兰永一级公路沿线类似边坡的加固设计、稳定性分析中，取得了良好的效益，得到的主要成果和结论如下：
1. 对于有监测位移数据的边坡体，在选取合理抗剪强度参数初始值的条件下，通过手动折减、位移-折减系数关系拟合，结合位移反分析方法，提出了基于强度折减法的边坡抗剪强度参数反演方法，该方法可较好地改善抗剪强度参数对位移影响程度不显著、程序编制复杂和数学计算繁琐等问题；
2. 对于无监测位移数据的边坡与滑坡体，在准确确定和连接滑动面位置的基础上，联系滑动面位置与抗剪强度参数间内在规律，并结合Bishop法，提出了基于滑动面位置的边坡或滑坡抗剪强度参数反演方法，很好地克服了单一滑动面位置下抗剪强度参数取值的不唯一性问题；
3. 以兰永一级公路k23+520处的顺层滑坡工程为例，对滑移-拉裂破坏模式下的顺层滑坡，在根据结构面性质确定强度参数、
c 取值范围的条件下，提出基于刚体滑移模型并结合修正措施的方法，该方法通过失稳条件、变形特征逐步修正得到满足工程应用要求的结构面抗剪强度参数；
4. 将反演得到的抗剪强度参数用于加固设计，通过有限元软件对加固边坡体变形趋势、滑动面位置、支护结构受力的分析发现：含有软弱夹层的顺层岩质边坡支护结构在软弱结构面上受力最大，结合各结构面上的稳定系数大小，对不满足稳定性要求的结构面采取相应的加固措施，以保证边坡的整体稳定性。
5. 对于有监测位移数据的边坡体和无监测位移的边坡与滑坡体，抗剪强度参
λ
数反演的关键是无量纲参数的确定：采用理正岩土软件、根据Bishop条分法、通过稳定系数误差分析并结合滑动面位置来确定λ的最终取值。
关键词：抗剪强度参数；反演分析；强度折减；位移反分析；滑移面；顺层滑坡