倾倒变形体发育演化影响因素及失稳模式研究

作     者：陈鑫 chen鑫

作者单位：成都理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄润秋;裴向军

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

主      题：倾倒变形体 发育演化 控制因素 失稳模式 稳定性评价 

摘      要：环青藏高原东部广大地区的坡度陡降带内,广泛发育高山峡谷的地貌景观。该区域地形坡度大、初始地应力高,河谷随着区域的抬升快速下切,造就了强烈的卸荷环境。该区域地质灾害频发,倾倒变形体便是一类广泛发育于该区域层状岩石高陡边坡中的地质灾害,常给人类生产、生活带来巨大损失。倾倒变形影响因素错综复杂,坡体经历时效变形后是否进一步发生倾倒变形破坏往往难以判断。目前,对倾倒变形体失稳模式的认识尚有不足,多沿用Goodman,Bray等人的分类,但随着大量倾倒变形体的发现,该分类已显得不完全适用。倾倒变形体的稳定性是工程建设中最为关心的问题之一,但目前尚没有一个能较为简便而准确地评价其稳定性的方法。针对上述问题,本文在搜集大量倾倒变形体实例的基础上分析了其发育特征,进而总结了倾倒变形的影响因素,并结合多元回归分析了主要影响因素。在坡体地质结构特征、变形破坏特征和变形失稳机理的基础上提出了5类失稳模式,最后采用SVM方法建立了倾倒变形体稳定性预测模型。本文针对倾倒变形体,以工程地质分析、岩体力学为指导,结合统计学和数值模拟等技术手段,主要进行了如下研究:(1)搜集国内33个大型倾倒变形体实例(反向坡倾倒变形体23个、顺向坡倾倒变形体10个),分析了倾倒变形体的空间分布特征和坡体组成特征,进而总结了倾倒变形体发育的地质环境特征。(2)在倾倒变形体发育特征基础上分析了斜坡倾倒变形的影响因素,包括内部影响因素和外部诱发因素。将内因进行抽象后,利用均匀试验法设计了具有多因素不同水平的斜坡概化模型,并结合UDEC程序模拟了这些斜坡的变形特征。(3)采用多元线性回归法对各斜坡倾倒变形量与可能的影响因素之间的关系进行回归分析,得出了斜坡倾倒变形的控制因素。(4)分别按岩层倾向、变形体成因、变形部位和演化阶段对倾倒变形体进行了单因素分类;按照岩性组合、变形及岩体结构特征和坡体结构特征对倾倒变形体进行了多因素分类。(5)将倾倒变形体失稳模型分为5类:弯曲-拉裂-剪切型、倾倒-折断-剪切型、卸荷-弯曲-倾倒型、压缩-弯曲-倾倒型以及压缩-拉裂-倾倒型,结合典型倾倒变形体分析了各失稳模式发育的岩性特征、坡体地质结构特征、坡体变形破坏特征,并采用PFC颗粒流程序分析了各模式的变形失稳机理。(6)分析了倾倒变形体变形失稳的演化规律,在此基础上分析了倾倒变形体稳定性的影响因素。搜集既有倾倒变形体实例,将其各影响因素和实际稳定性作为样本,建立了倾倒变形体稳定性的支持向量机(SVM)预测模型。最后,以狮子坪电站二古溪倾倒变形斜坡为例,采用SVM模型对其稳定性进行了预测,并与常规评价方法计算结果进行了对比。