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论文从工程地质和模糊数学理论两方面综合分析了三峡库区万州四方碑滑坡的稳定性,主要对滑坡的影响因素、宏观变形、监测资料进行了分析以及应用模糊数学方法处理抗剪强度参数和计算可靠度,将计算结果与只考虑随机,不考虑模糊性的方法的计算结果进行对比,证明模糊数学方法应用到滑坡稳定性研究中的适应性。主要研究内容如下:
(1)论文首先从滑坡工程地质模型建立、力学参数取值及稳定性评判这三个方面讨论了滑坡稳定性分析中所存在的模糊性。
(2)通过对四方碑滑坡监测点的位移以及滑坡主剖面的形态的分析,推测出四方碑滑坡发生失稳破坏的模式为混合式。并且通过滑坡监测点水平方向累积位移以及库水位变化情况随时间变化的曲线的分析,可知四方碑滑坡是受库水位变化和降雨联合作用的滑坡。
(3)确定滑坡滑带土的抗剪强度参数是进行滑坡稳定性计算的基础。为了能同时考虑空间变异性及试验误差,把岩土体抗剪强度参数看作是同时含有两种不确定性的随机—模糊变量看待,即将参数本身的空间变异和取样试验过程中的试验误差用随机性和模糊不确定性来表达。并应用模糊数学理论及公式,推导了滑坡滑带土抗剪强度参数C、(φ)的均值、方差、协方差的随机—模糊计算公式,并详细列出了计算过程。通过与不考虑模糊性的传统统计方法、正交变换法的计算结果的对比,得出了随机—模糊方法在处理滑坡滑带土抗剪强度参数上具有一定的优越性。
(4)论文运用岩土工程数值分析软件GEO-STUDIO中的SEEP/W模块研究了四方碑滑坡地下水位线在静态库水位、库水位变化、降雨及库水位变化联合降雨等不同工况下的变化规律,并将SEEP/W模块计算得到的地下水位线结果代入到SLOPE/W模块进行滑坡稳定性计算,得到了各种工况下滑坡的稳定性系数,结果表明了滑坡稳定性受到库水位变化与降雨联合作用的影响,这与从工程地质角度分析的结果一致。
(5)根据可靠度原理,将Z=R-S或Z=Fs-1作为滑坡稳定性的极限状态函数。通过分析滑坡从稳定到不稳定的连续性过程,说明滑坡稳定性评价中所具有的模糊性,并画出滑坡稳定性状态的模糊区域图。将此区域图与偏小型的降半梯形分布的隶属函数公式进行对比,可以发现选用这种偏小型的降半梯形分布可以较好地反映出滑坡稳定极限状态函数由稳定区—模糊区—破坏区的过渡,确定了隶属函数,结合极限状态函数求出随机—模糊破坏概率。用随机—模糊方法、Rosenblueth方法、Monte-Carlo方法分别计算四方碑滑坡四种代表性工况的破坏概率,计算结果表明,用随机—模糊方法来计算滑坡稳定性的破坏概率是可行的,并且由于它考虑了岩体力学特性的随机不确定性和模糊不确定性,反映了岩体的客观本质,也考虑了滑坡稳定性状态的模糊性,认为不同的稳定性系数对滑坡稳定的隶属程度不同,稳定性系数越大,隶属程度就越大,因此从理论上来讲比传统的可靠度计算结果更合理一些。