邊坡穩(wěn)定評估分析方法研究進(jìn)展

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　　智能邊坡穩(wěn)定評估方法是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評估方法的發(fā)展，以下是小編搜集整理的一篇探究邊坡穩(wěn)定評估分析方法的論文范文，歡迎閱讀借鑒。

邊坡穩(wěn)定評估分析方法研究進(jìn)展

　　我國是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的國家，每年由于地質(zhì)災(zāi)害對人民群眾財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重的損失，而在眾多地質(zhì)災(zāi)害中滑坡是最主要的一個(gè)方面，因此本文有必要對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行比較深入的研究和分析，希望能夠?qū)r石工程的廣大學(xué)者和設(shè)計(jì)人員起到借鑒作用。

　　1、邊坡穩(wěn)定性分析評估方法

　　1.1定性分析方法

　　此方法根據(jù)對邊坡的歷史形成進(jìn)行分析來推斷邊坡的未來發(fā)展?fàn)顩r，分析邊坡的主要力學(xué)原理，包括以下方法：

　　1.1.1圖解法。投影圖法是應(yīng)用赤平極射投影理論，比較常用的有實(shí)體比例投影圖和赤平極射投影圖，應(yīng)用于巖體穩(wěn)定性的計(jì)算。

　　1.1.2自然歷史分析法是對巖坡形成過程中各種毀壞狀況和穩(wěn)定性的影響因素以及邊坡發(fā)育的地質(zhì)因素進(jìn)行研究，掌握邊坡發(fā)展?fàn)顩r，對邊坡的整體狀況進(jìn)行判斷和預(yù)測。邊坡工程數(shù)據(jù)庫是一種計(jì)算人工實(shí)坡、自然斜坡的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，在其基本原理上又發(fā)展出了專家系統(tǒng)和工程類比法等。

　　1.2定量分析方法

　　定量分析方法有確定性分析法和不確定性分析法。

　　確定性分析法包含極限平衡分析法及數(shù)值分析法;不確定性分析法包含可靠度分析法、灰色系統(tǒng)評價(jià)法及模糊綜合評價(jià)法。

　　1.2.1極限平衡分析法。極限平衡分析法是將有脫離趨勢的巖體劃為小塊體，通過這些小塊達(dá)到靜力平衡時(shí)所要求的巖體抗力，求得穩(wěn)定性安全系數(shù)，建立平衡方程的分析方法。大概包含不平衡推力法、滑楔法等。此方法經(jīng)歷了二維空間和三維空間的兩個(gè)階段，把地震等其他因素的影響也包含在內(nèi)，建立了錨固巖體邊坡的滑體計(jì)算模型。

　　1.2.2數(shù)值分析法。數(shù)值分析法在邊坡穩(wěn)定性分析研究中已經(jīng)應(yīng)用得非常廣泛，將應(yīng)用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了可喜的研究成果，例如邊界元法、數(shù)值流行法、離散元法、非連續(xù)變形分析法。這些方法把巖體內(nèi)部力的關(guān)系變化考慮在內(nèi)，建立數(shù)學(xué)模型尋找邊坡穩(wěn)定性的可行性方案。

　　邊界元法應(yīng)用顯式時(shí)間差分法求解動(dòng)力平衡方程，分析巖體的開挖穩(wěn)定問題;康德在20世紀(jì)80年代研究出了FLAC法，將其程序化和實(shí)用化。

　　數(shù)值流行法是應(yīng)用流行分析中的有限覆蓋系統(tǒng)原理和最小位能原理為依據(jù)，解決不連續(xù)介質(zhì)的開裂、錯(cuò)位等大適變形的力學(xué)問題。

　　離散元法的原理是應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律，利用動(dòng)態(tài)松弛法解平衡方程，適用于非線性變形和物理場影響下動(dòng)力穩(wěn)定問題。

　　非連續(xù)變形分析法建立新的DDA分析模型，廣泛應(yīng)用于空間三維問題的解決，結(jié)合了邊界元和離散元二者的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。

　　1.2.3可靠度分析法。常用于邊坡建造的可靠度分析法有一次一階矩陣法、驗(yàn)算點(diǎn)法(改進(jìn)的一次一階矩陣法)、蒙特卡羅法等;其分析原理是把巖體的負(fù)載、性質(zhì)、破壞機(jī)制、地下水等不確定因素當(dāng)作計(jì)算模型，應(yīng)用結(jié)構(gòu)工程可靠性理論，根據(jù)邊坡的實(shí)際狀況，用破壞概率和可靠指標(biāo)來評估邊坡的安全性。但是此方法還處于理論的起步階段，有待進(jìn)一步的完善。

　　1.2.4灰色系統(tǒng)評價(jià)法�；疑到y(tǒng)理論是數(shù)理統(tǒng)計(jì)和控制論相結(jié)合，研究部分信息明確、部分信息不明確的信息系統(tǒng)即灰色系統(tǒng);應(yīng)用灰色矩陣、灰色方程等來刻畫系統(tǒng)的內(nèi)在的客觀規(guī)律。假設(shè)影響邊坡穩(wěn)定性的所有因素所組成的系統(tǒng)為灰色系統(tǒng)，就可應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度原理評價(jià)來評價(jià)邊坡的穩(wěn)定性，確定影響邊坡穩(wěn)定性因素的程度，進(jìn)一步運(yùn)用多因素疊加評估法檢測這種非線性影響因素下的邊坡穩(wěn)定性。該方法簡單直觀，可操作性強(qiáng)。1.2.5模糊綜合評價(jià)法。模糊綜合評價(jià)法是運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的評價(jià)方法將定性評價(jià)轉(zhuǎn)換為定量評價(jià)，是對多種因素影響下做出的總體評價(jià)，建立模糊評價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建評價(jià)矩陣進(jìn)而進(jìn)類別評價(jià)。其方法為多變量、多影響因素的邊坡穩(wěn)定性分析方法提供了一種有效的手段，以邊坡穩(wěn)定性等級分類的指標(biāo)來判斷出邊坡的穩(wěn)定性能。不足之處是帶有主觀經(jīng)驗(yàn)性的判斷來分配權(quán)數(shù)，全部的影響要素沒有包括進(jìn)來。

　　2、近年來比較前沿的邊坡穩(wěn)定評估方法

　　2.1突變理論在邊坡穩(wěn)定評估中的應(yīng)用

　　突變理論是一門非線性的跨學(xué)科研究，在巖石力學(xué)界已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，其目標(biāo)是探索大自然中的復(fù)雜性。其基本原理是用極少的可控制的變量來預(yù)測系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用比較廣泛的突變模型是尖點(diǎn)突變。

　　2.2反分析法對邊坡穩(wěn)定性評估中的應(yīng)用

　　反分析是假設(shè)滑坡未滑動(dòng)時(shí)的狀態(tài)為極限平衡狀態(tài)，令穩(wěn)定性系數(shù)為1,建立平衡方程求解抗剪強(qiáng)度。

　　圓弧形滑動(dòng)面的平衡方程為：【1】

　　2.3基于優(yōu)化智能的邊坡穩(wěn)定評估方法

　　智能邊坡穩(wěn)定評估方法是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評估方法的發(fā)展，通過收集工程實(shí)施過程中的數(shù)據(jù)，建立樣本，分析影響邊坡穩(wěn)定性的因素，再通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析實(shí)現(xiàn)，其流程圖如圖1所示：【2】

　　3邊坡穩(wěn)定性評估方法的發(fā)展趨勢

　　從系統(tǒng)論的角度研究邊坡穩(wěn)定性是未來邊坡穩(wěn)定性評估的一個(gè)方向，該理論把邊坡和其周圍的環(huán)境看成一個(gè)大系統(tǒng)，控制各個(gè)子系統(tǒng)之間的聯(lián)系來分析邊坡失穩(wěn)的機(jī)理特征。各種評估預(yù)測方法相結(jié)合，利用專家經(jīng)驗(yàn)、理論分析、數(shù)值計(jì)算、模擬實(shí)驗(yàn)等建立一套完整的人工智能評估預(yù)測系統(tǒng)將是國內(nèi)外學(xué)者、專家共同努力的目標(biāo)，這在西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)取得了可喜的成果，我國屬于剛起步階段，應(yīng)該抓緊對這方面的研究和實(shí)踐。

　　由于邊坡穩(wěn)定性研究是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，任何單一的方法都不能解決邊坡工程中所有的問題，各方法之間要相互取長補(bǔ)短、綜合應(yīng)用。應(yīng)利用計(jì)算機(jī)形成智能評價(jià)系統(tǒng)，是未來發(fā)展的一個(gè)趨勢。

　　4、公路邊坡穩(wěn)定性的分析研究

　　4.1公路邊坡穩(wěn)定性分析的必要性

　　邊坡穩(wěn)定性的研究在公路學(xué)科早已有之，一直作為巖土工程的研究內(nèi)容。之前由于公路路基窄、開挖不深、公路等級差等原因，邊坡穩(wěn)定性對公路影響不大。隨著公路等級的提高、交通事業(yè)的發(fā)展，高等公路的修建日益增多，公路邊坡的損壞對生態(tài)壞境和經(jīng)濟(jì)造成了不可估量的損失，因此公路邊坡穩(wěn)定性的分析勢在必行。

　　4.2公路邊坡穩(wěn)定性的內(nèi)涵

　　公路邊坡是指有切斜坡面的坡體，由于坡面的切斜，在外力和地球引力的作用下，坡體從高處向低處脫落的傾斜，若坡體某個(gè)面的移動(dòng)的力超過坡體抵抗這種力，則邊坡失去穩(wěn)定;若小于這個(gè)力，則認(rèn)為坡體穩(wěn)定。衡量坡體穩(wěn)定的指標(biāo)是坡體穩(wěn)定安全性系數(shù)。在公路建設(shè)中常見的兩類邊坡滑動(dòng)是地質(zhì)條件改變產(chǎn)生的天然滑坡和人工填筑和開挖的邊坡滑動(dòng)。

　　4.3應(yīng)用于公路邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算方法和理論

　　4.3.1工程地質(zhì)類比法。類比法就是將某一事物某一方面的性質(zhì)和另一事物進(jìn)行比較，運(yùn)用另一事物的正確或者謬誤來推理分析自身正確與否的一種分析方法。

　　此方法需要收集大量邊坡以及所在地區(qū)的地質(zhì)資料，把以前邊坡工程的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)存邊坡所掌握的巖石性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、地理環(huán)境、變形要素和發(fā)展階段等方面的相似性進(jìn)行類比，評估出此邊坡工程在穩(wěn)定性能和發(fā)展趨勢方面的性質(zhì)，此方法以大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，使用中小邊坡穩(wěn)定性的評估分析。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)以下條件的存在對邊坡穩(wěn)定性有不利影響：(1)坡邊和相鄰地域有崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象;(2)坡面與軟弱結(jié)構(gòu)面傾斜一致或者有小于45°的夾角。

　　4.3.2物理模型法。所謂物理模型法是以理想的物理對象為研究對象，而這些對象往往是在特定的抽象條件下，通過對這些特定條件下的理想模型進(jìn)行理想化的實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用邏輯推理方法對模型的性質(zhì)進(jìn)行推斷評估。此方法是一種發(fā)展比較早、形象直觀、廣泛應(yīng)用于公路邊坡的穩(wěn)定性分析法，包含著地質(zhì)力學(xué)、光彈模型試驗(yàn)、底摩擦試驗(yàn)等方法，能形象地模擬出邊坡土體的變形破壞機(jī)制、邊坡土體的分布以及應(yīng)力分布。

　　5、結(jié)語

　　由于邊坡系統(tǒng)存在著很大的不確定性，這種不確定性不僅是影響邊坡穩(wěn)定的自然條件因素，而且更為重要的是在對邊坡穩(wěn)定性評估的過程中統(tǒng)計(jì)推斷和建立模型等導(dǎo)致的不確定性，因此要對各種評估模型進(jìn)行進(jìn)一步研究。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[5]楊志貴.邊坡穩(wěn)定性分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2013,(4).

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