IMECH-IR  > 流固耦合系统力学重点实验室
基于原位试验和CDEM的边坡灾变状态分析评价方法研究
Alternative TitleStudy on the evalution and analysis method of slope disaster status based on in-situ test and Continum Discontinum Element Method
郭汝坤
Thesis Advisor李世海
2016
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Subtype博士
Degree Discipline工程力学
Abstract滑坡灾害是制约我国经济及社会可持续发展的一个重大问题,但边坡灾变状态的分析和评价方法的研究尚有不足。边坡灾变状态的分析和评价涉及到边坡物性参数、分析方法、评价体系三方面。如要准确合理的对边坡灾变状态进行分析和评价,发展边坡物性参数获取方法、边坡灾变状态分析方法、边坡灾变状态评价体系则是关键。 本文首先建立了一套简便可行的原位试验手段来获取边坡岩土体的物理力学参数,通过随钻监测技术测试岩土体强度参数,利用锤击试验和CDEM反分析测试结构面刚度;随后选用课题组连续-非连续单元法的计算平台,考虑边坡强度参数的随机性及空间变异性提出了边坡可靠性的分析评价体系;最后探讨了基于应变强度分布模型的三阶段模型,用于分析岩土材料的破坏过程。主要内容和结论如下: 1、基于随钻监测数据提出了一种现场利用随钻测试技术快速获取岩体强度的方法,研究了牙轮钻的破岩机理,基于布西内斯科问题弹性力学解和D-P塑性准则,建立了单齿破岩体积和单齿压力及岩体强度之间的关系,根据钻杆旋转一周单齿破岩体积的累积值和宏观破岩体积相等,建立了单齿破岩体积和钻进宏观参量(进尺速度、转速、钻杆轴压)之间的定量关系,进而得到了牙轮钻工作参数和岩体强度之间的对应关系。通过鞍千矿现场试验和室内试验结果验证了对应关系的合理性。 2、针对相对均匀的平行结构面,本文基于结构面线性接触的假设,提出了一种利用锤击实验及数值反分析,获取岩体结构面接触刚度的方法。通过锤击试验获得应力波过缝耗时,而后利用相应的数值方法进行反分析,通过不断调整结构面的法向和切向接触刚度,实现与现场实测相同的耗时,从而获得该处结构面的法向和切向接触刚度特性。 3、提出了灾变状态的定义,其是由实际工程及风险决策确定的一个综合量,发展了破裂度的边坡灾变状态评价指标,研究了破裂度随着坡体灾变过程的演化规律。提出了考虑边坡平均强度的不确定的边坡可靠度评价方法及考虑边坡强度双重变异性的可靠度分析方法,基于岩土力学实验获得的材料参数的均值、方差及分布形式,利用拉丁超立方抽样(LHS)生成符合其概率分布特征的岩土参数随机样本;利用CDEM进行大量计算,获得每个样本参数对应的破裂度;基于大数定理,给出达到或超过设定灾变状态的概率。以凉水井滑坡抽象出的几何模型为例给出了设定计算参数下边坡发生整体性失稳滑移的概率。 4、基于岩土材料渐进破坏过程中不同阶段损伤破裂机理不同和应变强度分布模型,提出了应变强度分布三阶段的模型,给出了破坏过程中各阶段的分段依据及数学描述方法,并利用微观试验对该模型验证了模型的合理性。后续可将该模型用于边坡的灾变状态分析中。
Call Number31379
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59473
Collection流固耦合系统力学重点实验室
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GB/T 7714
郭汝坤. 基于原位试验和CDEM的边坡灾变状态分析评价方法研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.
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