边坡变形及失稳的变权重组合预测模型

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最优加权组合模型在边坡变形预测中的应用

最优加权组合模型在边坡变形预测中的应用

加权组 合模 型。运用组合模型对该岩质边坡 的变形进行 了拟合 和变形 预测 , 模 拟变形趋势 与实际变形趋 势对 比结
果 表明 , 组合模型 的预测精度高 于任何单 一模 型的拟合精度 , 证 明该组合模 型合理 、 可靠 。 关键词 : 莱茵达准则 ; 最优加权组合模型 ; GM( 1 , 1 ) 模型; 趋势 曲线预测模型 ; 变形预测 中图分 类号 : T U4 5 ; P 6 4 2 . 2 2 文献标 识码 : A 文章编号 : 1 6 7 2 — 1 6 8 3 ( 2 0 1 3 ) 0 6 — 0 1 2 5 — 0 4
d i t i o n s o f t h e a r e a , ” Pa u Ta ”r u l e W3 S u s e d t o s e l e c t t h e e f f e c t i v e mo n i t o r i n g d a t a , a n d t h e GM ( 1 , 1 )mo d e l a n d t r e n d c u r v e p r e —
BAI J u n - l e i 。 WANG Le - h u a
( C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d Ar c h i t e c t u r e , C h i n a T h r e e Go r g e s U n i v e r s i t y, Y i c h a n g 4 4 3 0 0 2 , C h i n a )
A p p l i c a t i o n o f Op t i ma l We i g l l t e d C o mb i n a t i o n Mo d e l i n t h e P r di e c t i o n o f S l o p e D e f o r ma t i o n

边坡失稳和稳定性的分析方法研究

边坡失稳和稳定性的分析方法研究

边坡失稳和稳定性的分析方法研究边坡失稳和稳定性的分析方法研究摘要:边坡是自然或人工形成的斜坡,是人类工程活动中最基本的地质环境之一,也是工程建设最常见的工程形式。

我国是受边坡失稳危害最大的国家之一,边坡失稳给人民的生命和财产造成了巨大损失,严重影响了人们的生产、生活。

因此,研究边坡变形破坏的过程,分析其失稳的主要影响因素和分析方法,采取相应有效的边坡加固治理措施具有重要的现实意义。

关键词:边坡稳定性;破坏模式;极限平衡理论;数值分析法引言在人类工程中的自然边坡和人工边坡经常考虑边坡稳定性,边坡失稳会造成巨大的人员伤害和经济损失,正如一些专家们所说的那样,边坡失稳产生的滑坡现象已变成同地震和火山相并列的全球性三大地质灾害之一。

据统计,我国每年由于滑坡所造成的损失达数亿元,严重危害着人民的生命和财产安全,由于这些严重事实的存在,致使人类与滑坡灾害作斗争的努力始终没有中断。

由于人们不懈的努力,在认识滑坡机理、完善边坡稳定分析理论和方法、开发滑坡治理技术和滑坡预报等方面不断取得新的研究成果和进展。

因此有必要进行边坡的变形和破坏进行研究,对可能出现失稳或者已经失稳的边坡工程进行稳定分析,保证边坡工程的稳定性。

2 边坡变形破坏的过程以及边坡失稳的主要因素2.1 边坡变形破坏的过程边坡在发生滑动之前通常处于稳定状态,由于自然因素和人类活动等因素的影响,边坡中的土体的强度逐渐降低,或边坡内部的下滑力逐渐增大,而抗滑力逐渐减弱,使边坡的稳定性遭到破坏。

边坡内某一部分因抗滑力矩小于下滑动力矩力,产生微小的滑动,以后变形逐渐发展,直到坡面出现断续的拉张缝隙、应力集中;随着边坡变形的继续发展,后缘拉张裂缝进一步加宽,错距不断增大,两侧剪切裂隙贯通撕开,边坡前缘土石挤进并鼓出,出现了大量的膨胀裂缝,滑坡出口附近渗水混浊,这时滑动面已全部形成,接着便开始整体地向下滑动。

2.2 影响边坡破坏的主要因素分析边坡在形成的过程中,其内部原有的应力状态发生了变化,引起了应力集中和应力重分布等。

工程地质知识:边坡稳定性分析方法.doc

工程地质知识:边坡稳定性分析方法.doc

工程地质知识:边坡稳定性分析方法
定性分析方法主要是通过工程地质勘察,对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制的分析,给出边坡的稳定性状况及发展趋势的定性说明和解释。

1.自然(成因)历史分析法
该方法根据边坡发育地质环境、边坡发育历史中各种变形破坏迹象及其基本规律和稳定性影响因素的分析,追溯边坡演变的全过程,对边坡稳定性的总体状况、趋势和区域性特征做出评价和预测。

2.工程类比法
该方法实质上是把已有边坡的稳定性状况及其影响因素等方面的经验应用到类似边坡的稳定性分析和设计中去的一种方法。

通过分析,来类比分析和判断研究对象的稳定性状况、发展趋势、加固处理设计等。

3.图解法
图解法实际上是数理分析方法的一种简化方法,如Taylor图解、赤平极射投影图法、实体比例投影图法、MarklandJJ投影图法等。

边坡变形三维实体预测方法的研究

边坡变形三维实体预测方法的研究

边坡变形三维实体预测方法的研究边坡变形是造成山体滑坡、崩塌等地质灾害的主要原因之一。

为了准确预测边坡的变形情况,提前采取有效的防灾措施,许多学者和工程师开始研究边坡变形的三维实体预测方法。

边坡变形的三维实体预测方法主要包括以下几个方面。

首先,需要对边坡进行详细的地质勘探和调查,获取边坡的地质、地质力学参数等相关数据。

其次,通过数学模型和计算方法来分析边坡的受力、变形机理等。

最后,结合实际监测数据,进行模型的验证和修正,得出准确的边坡变形预测结果。

在地质勘探和调查方面,可以采用钻孔、测斜仪、地震勘探等方法,获取边坡的地质结构、土层厚度、岩性、裂隙状况等信息。

这些信息对于后续的数学模型建立和计算分析至关重要。

在数学模型建立方面,可以采用有限元法、边界元法等方法,建立边坡的力学模型。

通过建立合适的边界条件和应力荷载,可以模拟边坡在不同工况下的受力情况。

同时,还需要考虑边坡的非线性特性、土体的本构模型等因素,以提高模型的准确性。

在模型验证和修正方面,可以利用现场监测数据,对模型进行验证。

通过对比实测数据和模型计算结果,可以评估模型的准确性,并进行修正。

同时,还可以利用敏感性分析和参数优化等方法,提高模型的精度和可靠性。

边坡变形三维实体预测方法的研究对于减灾防灾具有重要意义。

通过准确预测边坡变形情况,可以及时采取有效的防灾措施,保护人民的生命财产安全。

然而,需要注意的是,边坡变形预测是一个复杂的问题,涉及多个学科的知识和技术。

因此,需要进一步加强多学科的合作和交流,提高边坡变形预测方法的研究水平。

同时,还需要加强对地质环境的监测和研究,提高边坡变形预测的可靠性和准确性。

总之,边坡变形三维实体预测方法的研究是一个具有挑战性和实用价值的课题。

通过不断的理论研究和实践探索,相信在不久的将来能够开发出更加准确、可靠的边坡变形预测方法,为减灾防灾工作提供更好的技术支持。

混凝土边坡稳定性的数值模拟方法

混凝土边坡稳定性的数值模拟方法

混凝土边坡稳定性的数值模拟方法一、引言混凝土边坡是一种常见的土木工程结构,其稳定性问题一直是工程设计和施工中需要考虑的重要问题。

传统的基于经验公式和理论分析的稳定性评估方法存在诸多局限性,例如无法考虑复杂的边坡形状和荷载组合,难以考虑材料的非线性特性等。

而数值模拟方法由于其能够较准确地反映实际情况,因此成为目前较为普遍的混凝土边坡稳定性评估方法之一。

二、数值模拟方法的基本原理数值模拟方法是通过计算机数值计算的方法对实际问题进行模拟和分析的一种方法。

对于混凝土边坡的稳定性评估,数值模拟方法可以分为有限元法和边界元法两种基本类型。

其中,有限元法主要适用于分析三维边坡问题,而边界元法则主要应用于分析二维边坡问题。

有限元法基本原理:有限元法是一种数值分析方法,它是将一个物体或结构体系分割成若干个有限个小单元,将这些小单元看作是连续的,求解每个单元的位移和应力,然后再利用单元之间的互连关系,通过数值方法得出整个体系的应力分布、变形情况及其稳定性。

边界元法基本原理:边界元法(BEM)是一种计算机数值模拟方法,其基本思想是将物体表面的边界条件转化为边界上的积分方程,利用数值方法求解积分方程,得到物体表面内的应力和位移等物理量。

三、数值模拟方法的步骤1.建立边坡模型:建立合适的边坡模型是数值模拟方法的基础。

需要根据实际情况选择合适的边坡形状、尺寸、材料参数等,并进行建模。

2.施加载荷:根据实际情况,施加适当的加载荷,例如重力荷载、地震荷载等。

3.设置边界条件:设置合适的边界条件,包括位移边界条件、应力边界条件等。

4.离散化:将整个边坡模型分割成若干个小单元,进行离散化处理。

5.求解:利用有限元法或边界元法等数值方法,对每个小单元进行求解,得出每个单元的应力、位移等物理量。

6.边坡稳定性评估:根据得到的结果,进行边坡的稳定性评估。

包括判断边坡是否破坏、确定破坏位置和模式等。

四、数值模拟方法的应用数值模拟方法已经成为混凝土边坡稳定性评估的重要手段之一。

基于bvar模型的施工期库岸边坡变形预测方法

基于bvar模型的施工期库岸边坡变形预测方法

基于bvar模型的施工期库岸边坡变形预测方法
库岸边坡是河流改道、改建工程的重要组成部分,其变形对结构安全性有着重要影响。

河床及库岸边坡变形的预测一直是水利工程研究的热点,预测其变形的结论可为实施合理
的施工方案起到重要作用。

基于Bayesian VAR (BVAR) 模型的施工期库岸边坡变形预测方法可以有效地预测库岸边坡变形,且精度更好。

BVAR 是线性动态系统模型,它可以在过去和当前状态之间构建出估计方程,并使用
这些方程来评估所研究问题发生变化的度量和模式。

本文的研究方法是采用Bayesian VAR 模型,从库岸边坡的变形记录和测量结果中提取数据,根据库岸边坡变形及河床沉降的贝
叶斯模型估计参数。

通过BVAR模型,可以建立施工期库岸边坡变形的线性模型,再根据
模型检测施工后库岸边坡可能出现的不满意状况,从而提出消除安全隐患的措施。

施工期库岸边坡变形预测方法基于BVAR模型可以有效地提高施工期变形预测的准确性,仪器的安装、测量和管理要执行计划,能够及时调整施工工艺,消除可能出现的安全
风险。

它还可以有效节省施工成本,提高施工质量,为解决水利工程施工实际问题提供可
靠的预测和解决方案。

如何进行边坡稳定性分析与预测

如何进行边坡稳定性分析与预测

如何进行边坡稳定性分析与预测边坡稳定性是土木工程中非常重要的一个问题,它涉及到土地开发、公路建设、建筑物设计等方方面面。

因此,进行边坡稳定性分析与预测是土木工程师必须要掌握的技能之一。

边坡稳定性分析与预测的目的是确定边坡在外力作用下是否稳定以及其破坏形式。

通常来说,这个过程可以分为多个步骤,以确保边坡的安全性和稳定性。

首先,我们需要了解边坡的基本特征和土质情况。

这包括边坡的高度、坡面倾斜角度、土壤类型和土壤湿度等。

对土壤类型的了解对于确定边坡的强度参数和水文参数至关重要。

我们可以通过采样和实验室测试来获取土壤的物理和力学特性数据。

接下来,我们需要分析边坡的稳定性。

通常,我们会使用力学模型或数值模拟来对边坡进行分析。

这些模型可以通过使用数学方程和力学原理来描述边坡所受力的平衡情况。

通过应力和变形的分析,我们可以评估边坡的稳定性。

然而,为了得出更准确的结果,稳定性分析还需要考虑到边坡所受到的外部力量。

这些外部力量包括地震、降雨、洪水等自然灾害因素。

这些因素都会对边坡的稳定性产生重要影响。

因此,在进行稳定性分析时,我们需要考虑这些外部力量的作用,以确保边坡在任何可能的情况下都能保持稳定。

除了稳定性分析,边坡的预测也是非常重要的。

预测边坡的行为可以帮助我们采取相应的措施来保护人身安全和财产安全。

通过模拟和预测,工程师可以评估不同的工程方案,确定最优解决方案,并制定相应的应对措施。

在进行边坡稳定性分析和预测时,还需要考虑随时间的变化。

因为边坡稳定性是一个动态过程,随着时间的推移,边坡的稳定性可能会发生变化。

因此,我们需要对边坡的长期行为进行预测,并采取适当的措施来确保其稳定性。

总之,边坡稳定性分析与预测是土木工程中至关重要的一环。

通过对边坡的基本特征和土壤情况的了解,以及使用适当的力学模型和数值模拟,我们可以评估边坡的稳定性并预测其行为。

同时,考虑到外部力量以及时间的变化,我们能够制定合理的对策来保护人身安全和财产安全。

边坡变形的多因素时变预测模型

边坡变形的多因素时变预测模型
) (2) 对计算得 a0 为常数项。
2.2 边坡变形的多因素时变模型
行分析,根据其不同的变化特点,选取合适的时变 参数模型,如 AR 模型递推法,建立时变参数演变 规律模型 {β i (t )} 。
(3) 在上述计算的基础上,则可进一步建立起
为了使分析模型能集递推方法与多元回归分析 方法之优点,使之既能充分体现高相关因子在分析 模型中的重要作用,又能对时变动态系统具有较强 的适应能力,将式(5)反映变形参数时变特性的递推 分析模型取为
势预测,较少考虑降雨等环境因素对滑坡变形预测 的影响。实际上,边坡变形受降雨等环境因素影响 显著,通过模拟环境因素的影响模式建立回归模型, 可以体现各影响因素对边坡变形的作用和相关程 度。但是由于降雨等环境量对边坡稳定的影响效应 随时间呈动态变化,常规方法建立的统计回归分析 模型无法反映模型参数的时变特性,用非时变参数 模型来描述一个时变系统将降低模型的预测能力。 相反,递推分析模型参数具有时变特性,但难以体 现影响因素对预测量的相关程度。为此,本文在深 入分析边坡变形的影响因素及因子模式的基础上, 融合回归分析和递推模型的优点,建立边坡变形的 多因素回归时变预测模型,利用边坡位移时间序列 资料,预测边坡变形的演化趋势,比一般统计方法 将具有更高的预测精度和更广泛的适应性,对于边 坡位移的实时监测和预警有重要意义。
式中: t 为位移观测日到起始监测日的累计天数;t0 为建模资料系列第一个监测日到始测日的累计天
2, L,m 数;b1i ,b2i 均为温度因子回归系数,i = 1,
为年周期、半年周期、 LL, 一般取 1~2。
2.1.4 统计模型表达式
综上所述,根据高边坡的特性并考虑初始测值 的影响,得到高边坡变形监测资料的统计模型为

岩土工程稳定性--边坡稳定性分析方法综述

岩土工程稳定性--边坡稳定性分析方法综述
• 首先,确定滑动面的位置和形状。实际的滑动面将取决于结构面 的分布、组合关系及其所具有的剪切强度。实践证明,均质土坡 的破坏面都接近于圆弧形,岩体中存在软弱结构面时,边坡岩体 常沿某个软弱结构面或某几个软弱结构面的组合面滑动,因此, 根据具体情况假定的滑动面与实际情况是很接近的。 • 其次,确定极限抗滑力和滑动力,并计算其稳定性系数。所谓稳 定性系数即指可能滑动面上可供利用的抗滑力与滑动力的比值。 由于滑动面是预先假定的,因此就可能不止一个,这样就要分别 试算出每个可能滑动面所对应的稳定性系数,取其中最小者作为 最危险滑动面。
③优势面理论分析法及其发展应用
采用优势面理论分析法可确定岩坡的控稳优势面,并进行优势面 组合分析 ,找出其试算安全系数最小的优势分离体,确定边坡破坏模 型,并采用极限平衡分析法分析计算优势分离体的安全度及边坡稳定 安全系数,以此判断边坡整体稳定状况 ,从而克服和弥补经典极限分 析法中要假定滑动面、反复计算 比选最小的安全系数及相应的滑动面 的不足,提高了最小安全系数的可靠性。 在采用优势面理论分析法时,在确定控稳优势面时,一般首先要 通过野外地质调查来对研究体内的结构面加以分类,确定各候选优势 面的综合权重值,还需进一步确定优势面的力学参数,所有这些过程 都或多或少的带有经验性,都要不同程度的受到主观性的影响,但恰 恰这两方面是确定其分析结果可靠程度的关键问题,因而优势面理论 分析法存在一定的缺陷性 。因此,优势面理论分析法中引入了层次分 析法,在一定程度上提高了控稳优势面的选定客观性。
弹塑性极限平衡法从分析边坡体的应力和变形入手,由边 坡体的应力和变形特征来确定边坡体的极限平衡状态,从而避 免对边坡体最小安全系数的反复计算及比选,达到减少工作量 和提高准确率的目的。 弹塑性极限平衡法中采用强度折减法,即逐渐降低材料强 度(即降低材料抗剪强度参数c和 的方法来逼近系统的极限平 衡状态,并以屈服区的贯通来表征极限平衡状态的到达,把材 料强度折减系数(Zi)定义为系统的整体稳定安全系数(Fs)。在 地质条件、材料参数、屈服准则和本构关系正确的前提下,能 够保证由此得到的稳定安全系数为真实稳定安全系数的下限。 弹塑性极限平衡法不必假设土条间的作用力和破坏面的位 置和形状,因此,该方法能处理复杂几何轮廓和边界条件,有 广泛的适用性和良好的应用前景。

边坡稳定性评价模型及其应用研究

边坡稳定性评价模型及其应用研究

边坡稳定性评价模型及其应用研究任素琴【摘要】为了对边坡稳定性做出客观合理的判断,将理想点法应用于边坡稳定性评价中,选取岩石质量指标、岩石结构特征、地应力等7个具有代表性的影响因子作为边坡稳定性评价指标体系;采用改进的熵权法确定各指标权重系数,建立了边坡滑移失稳的熵权-理想点法预警模型.结果表明:改进的熵权法与边坡实际稳定级别基本一致,验证了该方法的可行性和可靠性,证明此方法具有良好的工程应用前景.【期刊名称】《筑路机械与施工机械化》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】5页(P118-122)【关键词】边坡;稳定性;熵权法;理想点【作者】任素琴【作者单位】内蒙古交通设计研究院有限责任公司,内蒙古呼和浩特010010【正文语种】中文【中图分类】U417.2中国华北地区修建的公路隧道越来越多,工程建设多处于高山峡谷地带,其边坡稳定性备受关注,合理评价边坡稳定性对工程建设的顺利推进具有重要意义[1].目前,国内学者对边坡稳定性的评价方法众多,陈昌富等[2]引入遗传算法优化人工神经网络(ANN),采用人工神经网络构建T-S型推理系统,基于此构建了一种新的智能边坡稳定性评价模型;李聪等[3]通过收集历史上31个典型滑坡样本建立了基于实例推理的滑坡数据库,将待评价边坡与数据库样本进行比较给出评价结果;罗战友等[4]采用支持向量机模型对历史样本进行训练学习,建立了影响因子和边坡稳定性之间的非线性函数关系,通过模型输出得到边坡稳定性等级;薛锦春等[5]将聚类与未确知测度方法引入到边坡稳定性评价中,在大量历史样本训练的基础上进行动态聚类分析,据此解决边坡稳定性评价这类不确定性问题;李克钢等[6]针对传统方法中评价指标权重计算方法的不足,分析了评价指标权重的动态变化对边坡稳定性的影响,采用可拓理论的简单关联函数对层次分析法进行了改进,并结合工程实例进行了验证;此外边坡稳定性评价方法还有神经网络[7]、灰色系统理论[8]、专家系统[9]、可拓理论[10]等.上述方法对边坡稳定性评价的研究进展起到了重要的推进作用,但在实际工程应用中皆有不足.如采用专家系统时,需要根据专家经验建立复杂的案例推理库,主观性太强;而采用支持向量机、神经网络时,由于客观条件的限制难以建立庞大的训练样本集,同时确定模型参数也较困难.因此,有必要寻找新的边坡稳定性评价方法.理想点法属于多因子综合评价方法,能同时进行多个对象的综合考核,并确定待评价对象所属类别,该方法简单、直观,无须建立复杂的数学模型.从理想状态出发,寻求边坡稳定的所属类别,使得边坡稳定性等级的确定更为客观、合理.目前该方法已被广泛应用于沥青路面性能评价[11]、梯级水电站优化调度[12]、泥石流危险度研究[13]、专家水平判断研究[14]、鱼类费效评估[15]、土地利用规划方案评价[16]等相关领域,此外文献[17-20]分别建立了基于理想点的隧道围岩分类模型和基于理想点法的岩爆烈度分级预测模型,模型可以较好地给出围岩分类结果和岩爆烈度预测等级.基于此,本文将理想点法引入到边坡稳定性评价中,选取7个影响因子作为本次边坡稳定性评价的指标体系,将边坡滑移失稳险情预警等级划分为5级,构建了基于理想点法的边坡稳定性评价模型,并以4个高陡边坡为例建模验证.2.1 理想点法理想点法作为一种多指标综合评判方法,其首要目标是通过建立边坡稳定性评价指标体系,确定各评价指标的相对权重;在此基础上定义一种模,也就是m维欧式空间(Euclidean space)中的一个点,在此定义下,确定一个尽可能靠近理想点的点,使得该点与反理想点评估函数之间的距离最远,与正理想点评估函数之间的距离最近;之后采用理想点贴近度对边坡的稳定状态进行评估,给出评价结果.该方法的具体流程分为4个步骤.2.1.1 边坡稳定评价指标体系的构建将边坡作为待评价对象R,假设其评价指标个数为n,将其看作是边坡稳定评价决策的n个目标函数,定义向量函数F(x)=[f1(x),f2(x),…,fn(x)],各目标函数相应的权重为W=[W1,W2,…,Wn],且有,设待评价边坡R在 fi(x)下函数值为xi,评价指标可构建如下矩阵2.1.2 理想点常规评价指标一般可归纳为正指标和逆指标2种类型,正指标量值越大意味着评价结果越危险,逆指标量值越小意味着评价结果越危险.根据上述正指标和逆指标的意义可以定义理想点和反理想点.评价指标属于正指标:评价指标属于逆指标式中:为边坡稳定评价中第i个评价指标的正理想点;为边坡稳定评价中第i个评价指标的负理想点;为第i个评价指标的实际值; i=1,2,…,n.2.1.3 理想点函数构建评价指标与理想点间的距离即为理想点函数.评价指标与正理想点之间的距离越小,与反理想点之间的距离就越大,则表明评价指标越优,基于此,在n维空间可以定义模理想点函数一般采用欧式距离和闵可夫斯基(Minkowski)距离.当采用闵可夫斯基距离时,评价指标与正理想点之间的距离为评价指标与负理想点之间的距离为一般根据实际情况需要确定P的值.当P=1时,评价指标与理想点(负理想点)间的距离就是绝对距离或海明距离;当P=2时,评价指标与理想点(负理想点)间的距离就是欧式距离;当P=∞时,评价指标与理想点(负理想点)间的距离就是切比雪夫距离. 2.1.4 理想点贴近度根据理想点函数确定评价指标与理想点距离后,理想点贴近度T的计算可采用以下公式.式中:0≤T≤1,贴近度T的量值越大,表示与理想点的距离越小,与反理想点的距离越大,反之亦然.2.2 熵权法熵权法作为一种客观赋权法,其原理较为简单,已被广泛应用于权重求解中.通过建立评价指标的矩阵来计算各指标的熵值,熵值越大表明该指标提供的有效信息越少;熵值越小,表明提供的有效信息越多.因此,熵权法可以根据评价指标的熵值大小对其进行赋权,熵值越大,权重越小,反之亦然.熵权法得出的结果客观公正,人为干涉少,能较为准确地反映各指标的实际情况.因此,本文采用熵权法计算边坡稳定评价指标的权重.对于边坡稳定评价的n个评价指标的m个测值,构建评价指标矩阵X=xij[]n×m,xij 表示指标i的第j个测值.归一化后的评价指标矩阵为Y=yij[ ]m×n,根据信息熵的定义,指标i的熵值可以表示为定义偏差度为根据熵权法可知评价指标的权重在求解指标权重时,若熵值趋近于1,得出的权重结果会不准确.如当熵值取(0.999,0.998,0.997)时,权重结果为(0.117,0.333,0.5),可以发现熵值仅变化1‰,而权重结果却变化了65%和33%,具有明显的不合理性,为此对式(9)作如下调整.式中:.各指标的权重向量为W=(W1,W2,…,Wn).设为边坡各稳定性评价指标熵值ei的平均值.令则有,对于任一正数ε满足,若边坡稳定性评价指标的熵值发生微小变化,那么当ε→0时,有εi→0.表明熵值虽然发生微小变化,但权重却是一固定值,从而可以避免上述情况的发生.2.3 基于熵权-理想点法耦合的综合评估模型边坡稳定评价指标的权重计算时,收集历史观测数据,获得边坡的完整资料以尽可能真实地反映边坡的工作状态,指标权重确定后,根据本文建立的综合评价模型得到理想点贴近度值,从而给出边坡稳定评价结果,具体步骤如图1所示.为了检验所建立的基于理想点法的边坡稳定性评价模型的合理性和有效性,结合某高速公路旁的4个高陡边坡的相关数据(包括岩石质量指标、岩体结构特征、地应力、黏聚力等)进行分析,对模型进行检验.案例1,某高陡边坡位于某高速旁,边坡岩土类型组成从下往上依次为泥岩、软弱夹层及砂岩,其中软弱夹层的倾向处于不利情形,与边坡倾向一致,该边坡坡角为64°,高为46 m,通过水文资料可知该地降雨丰沛,当雨季来临时日降雨量超过120 mm,将该边坡命名为P1;案例2,华北地区的某矿山地层以变质岩为主,矿山下部存在较大断层,使得矿床为形态不够完整的向斜构造,具体选择该地3个有代表性的高陡边坡,命名为P2、P3、P4.在实地调查分析及参考研究成果的基础上,综合考虑山坡岩石类别、相对高差、植被覆盖率、沿沟松散物储量、降雨量、结构面等因素,选取岩石质量指标等7个地质环境条件与气象因素相耦合的评价指标,具体见图2.根据图2中拟定的边坡稳定评价指标体系,采用上述4个高陡边坡的相关数据信息建模计算,具体见表1.根据本文拟定的边坡稳定性评价指标体系,结合已有研究成果及所选工程的实际情况,拟定了相应的边坡稳定性分级标准,具体见表2.3.1 理想点和反理想点的计算本文建立的边坡稳定评价分级标准中,地应力、坡高、日最大降雨量为正指标,量值越大,边坡稳定状态风险越高;岩石质量指标、岩体结构特征、黏聚力、内摩擦角为逆指标,量值越大,边坡稳定状态风险越低.将表2中边坡稳定评价指标标准的上、下分界值选取为正理想点和反理想点,由式(1)、(2)计算边坡稳定评价指标的理想点矩阵F∗(+)和F∗(-)3.2 评价指标权重的确定根据本文提出的改进熵权法,对本次拟定的边坡稳定性评价指标体系进行赋权,具体见表3.3.3 稳定级别判定在各评价指标的理想点距离值及相应的权重系数确定后即可得到待评价对象的理想点贴近度.因此,根据本文所建模型,在既定的边坡稳定性评价指标体系及相应标准的基础上,由边坡实测数据计算待评价对象的理想点贴近度,最后根据最大隶属度原则给出最终评价结果,如表4所示.从表4可以看出:本文方法给出的判别结果分别为极不稳定、不稳定、较稳定、较稳定,与实际情况是相符的,且与神经网络和可拓方法给出的判别结果差别不大.其中神经网络和可拓理论在样本P3发生了误判,原因可能是:把介于两个边坡稳定等级之间的边坡确定为某一级,因此得到误判.理想点法给出的评价结果中,边坡样本P3的稳定、较稳定等级对应的贴近度值TⅠ、TⅡ分别为0.691和0.712,也是相近的,可知边坡样本P3的实际级别也是介于稳定和较稳定之间的.由此可见,理想点法用于边坡稳定性评价是可行的,且基于改进的熵权法确定指标权重,能弥补传统方法的不足.另外,本文所建模型原理简单,采用理想点贴近度给出边坡稳定性等级,简单直观,易于理解,因此具有良好的工程应用前景.(1)根据工程特征建立了地质环境条件与气象因素相耦合的综合评价指标体系,将理想点法引入到边坡稳定性评价中,为边坡稳定性评价提供了新的思路和方法.(2)边坡具有不确定性、模糊性和时变性,将理想点法应用于边坡稳定性评价,可综合考虑多种影响因素的共同作用,简单、直观,无须建立复杂的数学模型,使得边坡稳定性等级的确定更为客观、合理.(3)结合工程实例的相关数据对所建模型进行检验,结果证明模型准确率高,说明基于理想点法的边坡稳定性评价具有较高的准确性和可靠性,有良好的工程应用前景.【相关文献】[1] 汤江龙,赵小敏,师学义.理想点法在土地利用规划方案评价中的应用[J].农业工程学报,2005,21(2):56-59.[2] 陈昌富,杨宇.基于HGA-ANN驱动边坡稳定评价T-S型模糊推理系统[J].岩石力学与工程学报,2005,24(19): 3459-3464.[3] 李聪,姜清辉,周创兵,等.基于实例推理系统的滑坡预警判据研究[J].岩土力学,2011,32(4):1069-1076.[4] 罗战友,杨晓军,龚晓南.基于支持向量机的边坡稳定性预测模型[J].岩石力学与工程学报,2005,24(1):144-148.[5] 薛锦春,李夕兵,董陇军.边坡稳定性的聚类未确知综合识别方法及应用[J].岩土力学,2010,31(S1):299-303.[6] 李克钢,侯克鹏,李旺.指标动态权重对边坡稳定性的影响研究[J].岩土力学,2009,30(2):492-496.[7] 赵均海,马淑芳,魏雪英,等.基于统一滑移线场理论的边坡稳定分析[J].长安大学学报:自然科学版,2003,20(4):1-4.[8] 刘朝安,高文龙,阙金声,等.基于熵值-理想点法的泥石流危险度研究[J].吉林大学学报:地球科学版,2011(S1):201-206,226.[9] 吕应臣.考虑水渗透的路基稳定可靠性简化算法[J].筑路机械与施工机械化,2011,28(10):279-282.[10] 王润生,李存国,郭立稳.基于可拓理论的高陡边坡稳定性评价[J].矿业安全与环保,2008,35(6):25-28.[11] 康海贵,李炜.基于安全系数解析式的边坡稳定评价体系研究[J].中国公路学报,2008,21(3):1-5.[12] 武新宇,范祥莉,程春田,等.基于灰色关联度与理想点法的梯级水电站多目标优化调度方法[J].水利学报,2012,43(4): 422-428.[13] 赵建伟.山区高速公路路基差异沉降数值分析[J].筑路机械与施工机械化,2010,27(9):39-41.[14] 彭小云,张婷,秦龙.高陡边坡稳定性的影响因素分析[J].长安大学学报:自然科学版,2002,21(3):14-17.[15] 陈侠,马丽红,陈岩.基于理想点法的语言评价矩阵评判专家水平研究[J].东北大学学报:自然科学版,2008,29(9): 1362-1365.[16] 颜可珍,廖华容.基于突变理论的路基边坡冲刷稳定性评价[J].长安大学学报:自然科学版,2011,30(2):29-32.[17] 柳厚祥,廖雪,李宁,等.公路边坡稳定性分析的二维变分方法[J].中国公路学报,2007,20(4):7-11.[18] 张乐文,邱道宏,李术才,等.基于粗糙集和理想点法的隧道围岩分类研究[J].岩土力学,2011(S1):171-175.[19] 张旭辉,龚晓南,徐日庆.边坡稳定影响因素敏感性的正交法计算分析[J].中国公路学报,2003,16(1):36-39.[20] 王迎超,尚岳全,孙红月,等.基于熵权-理想点法的岩爆烈度预测模型及其应用[J].煤炭学报,2010,35(2):218-221.。

高速公路隧道口滑坡体稳定性监测最优变权组合模型

高速公路隧道口滑坡体稳定性监测最优变权组合模型
da t a o f a n un de r b ui l d i ng hi g hwa y i n Hu na n pr o v i nc e,us i ng c h a ng e we i ght c o mb i ni n g t h e
c l a s s i c GM ( 1 , 1 )mo d e l ,l o g i s t i c c u b i c e x p o n e n t i a l s mo o t h i n g mo d e l a n d f u n c t i o n mo d e 1 .
s i n g l e mo d e l s ,t h e r e s u l t s s h o ws t h a t :t h e p r e d i c t i o n a c c u r a c y o f v a r i a b l e we i g h t c o mb i n a —
预测值 和实测值更为吻合 , 能更 好 地 预 测 滑 坡 体 水 平 位 移 变 形 。
关键词 : 滑 坡 体 ;稳 定 性 监 测 ;水平 位移 ; GM( 1 , 1 ) 模 型 ;变 权 组 合 模 型
中 图分 类 号 : P 2 2 4 . 1 文 献 标 识 码 :A
Opt i ma l v a r i a bl e we i g ht c o mb i na t i o n mo d e l o f t h e h i g h wa y
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边坡稳定性分析与预测

边坡稳定性分析与预测

边坡稳定性分析与预测边坡是指山体或水体的边界线,它在地质发展中扮演着重要的角色。

然而,由于各种内外力的作用,边坡往往会出现稳定性问题,给人们生命财产造成巨大威胁。

因此,边坡稳定性的分析与预测成为了地质工程领域的重要研究课题。

边坡稳定性的分析主要基于土体力学的原理,通过评估边坡体的抗滑稳定性来判断其安全性。

首先,对边坡的材料特性进行研究,以确定土壤的物理力学参数以及岩石的强度参数。

这些参数包括土壤的摩擦角、内聚力和岩石的弹性模量、抗拉强度等。

然后,需要考虑各种可能的边坡破坏模式,如滑坡、落石等。

最后,结合地下水、降雨等因素,应用力学和数学方法,进行边坡稳定性分析。

现代技术的发展使得边坡稳定性分析更加可行。

地理信息系统(GIS)的应用,可以方便地获取地表特征、地质构造、地下水位等数据,有助于构建边坡稳定性分析模型。

此外,计算机模拟技术的发展,如有限元分析、离散元法等,可以更准确地模拟复杂的力学过程,提高边坡稳定性分析的准确性。

这些技术的应用,使得边坡稳定性的预测和防范更具科学性。

然而,边坡稳定性的预测并非易事。

首先,边坡在自然环境中受到的力和压力是复杂多变的,不同地质构造和地形特征的边坡在稳定性分析过程中需要考虑的因素也不同。

其次,因为地质现象和力学参数的不确定性,边坡稳定性分析结果通常存在一定的误差。

因此,为了提高边坡稳定性的预测准确性,必须结合实地勘察和监测数据,对边坡进行定期检查和评估。

边坡稳定性的预测对人们的生命安全和财产安全至关重要。

例如,在城市规划和建设中,边坡稳定性的分析对于选择建筑地点以及设计和施工过程中的防灾措施至关重要。

针对边坡稳定性的预测和防范,人们可以采取多种手段,如加固边坡、排水降雨、植被修复等。

同时,加强公众的安全教育和意识培养也是预防边坡灾害的重要环节。

在未来,随着科技的不断进步和地质工程研究的深入,边坡稳定性分析与预测将得到更全面、准确的发展。

例如,人工智能技术可以通过分析大量实测数据,建立更为可靠的边坡预测模型。

如何进行边坡稳定性分析与预测

如何进行边坡稳定性分析与预测

如何进行边坡稳定性分析与预测边坡稳定性分析与预测是土木工程中一项重要的任务,旨在评估边坡的稳定性,并预测可能发生的滑坡和崩塌风险。

它对于保障工程建设及生命财产安全至关重要。

本文将介绍边坡稳定性分析与预测的基本原理、常用方法和工具,以及一些实际案例。

1. 边坡稳定性分析的基本原理边坡稳定性分析的基本原理是通过对边坡的力学特性和地质条件进行综合分析,确定边坡的稳定性。

其中,力学特性主要包括坡度、坡高、土壤类型、土壤强度参数等。

地质条件包括岩土层分布、地下水位、地震烈度等因素。

2. 边坡稳定性分析的常用方法2.1 概率分析法概率分析法是一种通过统计分析的方法,综合考虑各种不确定因素,得出边坡稳定性的概率分布。

常用的概率分析方法有蒙特卡洛模拟法、极限平衡法等。

2.2 极限平衡法极限平衡法是一种常用的边坡稳定性分析方法,它基于边坡处于平衡状态时的力学原理,通过确定临界滑动面和判断滑动面上各部分的抗剪强度,来评估边坡的稳定性。

2.3 数值模拟法数值模拟法主要是利用有限元分析、边界元分析等数值方法,对边坡进行模拟计算,得出边坡稳定性的分析结果。

数值模拟法能够更加细致地考虑边坡的各种复杂因素,如地震荷载、渗流等,并可以提供边坡变形和应力分布等详细信息。

3. 边坡稳定性预测的工具与软件为了更加有效地进行边坡稳定性分析与预测,工程师们开发了一系列边坡稳定性分析软件和工具,常用的有GeoStudio、FLAC、SLIDE等。

这些工具通过输入相关参数和地质数据,自动进行计算与分析,并给出边坡的稳定性评估和预测结果。

4. 实际案例4.1 案例一:某高速公路边坡稳定性分析某高速公路项目中存在一条边坡,经过初步勘察发现该边坡存在滑坡风险。

工程师们采用了极限平衡法和数值模拟法相结合的方法进行分析。

通过确定边坡表土层和岩石层的刚度参数,并考虑地下水位和地震荷载等因素,得出该边坡的稳定性指标,经过加固措施后确保边坡的稳定性。

4.2 案例二:滑坡预警系统的应用某城市的边坡多且陡峭,经常发生滑坡和崩塌事故。

边坡稳定性预测的Fisher判别分析模型

边坡稳定性预测的Fisher判别分析模型

第62卷 第2期有 色 金 属(矿山部分) 2010年3月边坡稳定性预测的Fisher 判别分析模型白云飞,江露英(西北矿冶研究院,甘肃白银730900)摘 要:将F ishe r 判别分析法应用于边坡稳定性预测问题中,建立了边坡稳定性预测的F isher 判别分析模型,选取岩石重度、粘聚力、内摩擦角、边坡角、边坡高度、孔隙水压力6项指标作为F isher 判别分析模型的判别因子,以边坡工程实测数据作为学习样本进行训练,建立相应的判别函数对待判样本进行分类。

研究结果表明F i sher 判别分析模型分类性能良好,预测精度高,回判估计的误判率很低,是边坡稳定性预测的一种有效方法,可以在实际工程中进行推广。

关键词:边坡稳定性;F isher 判别模型;预测中图分类号:TD824 7文献标识码:A 文章编号:1671-4172(2010)02-0049-04F i sher s D iscri m i nant A na l ysisM odel for Forecasti n g Stab ility o f S l opeB A I Yunfe,i JI A NG Luy ing(N o rt hw est R esea rch Instit ute o fM i n i ng andM e tall urgy ,Ba i y in 730900,G ansu ,Chi na)A bstrac t :Based on d iscr i m i nant ana l ys i s m ethod m athe m atica l theory ,t he F i sher d i scri m i nant ana l ysis model f o r f o re -casti ng stab ilit y of slope is establi shed i n th i s paper ,inc l udi ng si x i ndex es reflecti ng the situati on of slope stab ility :grav it y o f rock ,cohesi on ,i n ternal fr i ction ang le ,s l ope angle ,h i gh slope and core -w ater pressure D i scri m i nant functi ons are ob -ta i ned through traini ng a large set o f expans i ve samp l es T he resu lts s how tha t the forecasti ng m odel of F ishe r d i scri m i nant analysis exce llent perfor m ance ,hi gh pred i ction accuracy and can be used i n practical eng i neer i ngK ey wo rds :slope stab ility ;F ishe r d i scri m i nan tm ode ;l forecasti ng作者简介:白云飞(1982-),男,硕士研究生,主要从事采矿工程设计与岩土工程稳定性方面的工作。

边坡稳定性分析模式及流程

边坡稳定性分析模式及流程

一、土岩混合边坡分析土岩混合边坡稳定性分析一般有四种:1、上部土层及风化层内部的破坏(圆弧或折线,受土体强度控制,软件自动搜索最危险滑面);2、沿土岩交界面滑动破坏(土与风化层面或土、风化层与基岩面,受交界面强度控制,软件指定交界面进行计算稳定性,采用圆滑滑动(均质土体时)和折线滑动(覆盖层与基岩面时)两种计算);3、下部岩体结构面破坏(受结构面控制,平面或楔形体破坏,倾倒破坏也可能。

先用赤平投影定性分析(龙海涛和理正结合使用),根据定性情况,若不稳定,则用理正进行定量稳定性计算(平面滑动和楔形体滑动))。

4、上部土体圆弧滑动,下部岩体沿结构面滑动破坏(分析了1和3后,二者都不稳定时,则对边坡整体进行计算,采用1的最危险滑动面与3的平面滑动面组合成上部圆弧,下部直线(层面、某节理裂隙或结构面组合的交线)的整体滑动面,采用传递系数法进行稳定性计算),则1.2.3.4得到四种稳定系数,根据稳定系数进行综合评价。

5、极软岩边坡可能受岩土体强度控制,也可能受结构面控制,故也应对边坡整体进行稳定性计算,采用圆弧滑动(简化毕肖普法)和折线滑动(传递系数隐式解法)分别进行计算。

6、若1.2稳定,3不稳定,则会发生下部岩体沿结构面滑动破坏,从而带动上部土体一起滑动破坏。

故下部岩体稳定性很重要。

综合內摩擦角是对平面滑动的,若提粘聚力很小,甚至为零,只有內摩擦角,则破坏模式为平面滑动,如砂砾石层,岩层等。

若判断破坏模式为圆弧滑动,则必须提粘聚力与內摩擦角,如破碎岩层、强风化层与上部土层可能发生圆弧滑动破坏。

故,提不提粘聚力,可否换算成综合內摩擦角,取决于判断其破坏模式是圆弧还是平面滑动。

下部为极软岩的土岩混合边坡除按岩质边坡分析外,还需计算五种滑动面稳定系数,如下:(下部为硬质的边坡,可不计算整体圆弧滑动,整体折现滑动视基岩内部裂隙及破碎带二、岩质边坡分析(综合内摩擦角计算公式见《建筑边坡工程技术规范2002版》条文说明4.5.5,规范公式错误,应为)1、岩体c、ψ值根据规范及试验综合确定,边坡高度取最大高度。

边坡变形的灰色-时间序列组合预测模型

边坡变形的灰色-时间序列组合预测模型
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| 研究成果 |
Research Findings
2017 年 4 月
边坡变形的灰色-时间序列组合预测模型
刘园春
(长沙有色冶金设计研究院有限公司,湖南 长沙 410000) 摘 要:边坡变形是一个非平稳的时间序列,可分解为趋势项和随机项两个部分。利用灰色模型对边坡变形非平稳时间 序列进行趋势项提取,使非平稳时间序列转化为平稳时间序列,对随机项进行时间序列分析。将以上两个模型结合,建 立起灰色-时间序列 (GM-AR) 组合预测模型。以茅坪滑坡变形和某尾矿库边坡变形为例进行预测分析,对比结果可知, 组合预测模型具有更高的预测精度和良好的应用前景。 关键词:边坡;变形;组合预测;灰色模型;时间序列分析 中图分类号:[N945.24] 文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2017)04-0010-03 DOI:10.19537/ki.2096-2789.2017.04.005 边坡变形是边坡稳定性演化的一种直观反映,对边坡 变形进行预测,对判断边坡的变形发展趋势和边坡安全性 极为重要。边坡变形预测从发展阶段来讲,已经历了从现 象预报、经验预报到统计预报、非线性预报以及目前的实 时跟踪动态预报和综合预报阶段。边坡变形监测数据多 是非平稳的时间序列,它主要有趋势项和随机项两部分 构成,其中趋势项描述了边坡体确定性的变形发展过程, 随机项多是受降雨、水位变化、人工开挖和爆破等因素影 响产生的。在边坡变形预测中对趋势项和随机项分别建立 预测模型,然后再将两者结合,建立组合预测模型的变 形预测方法已得到了广泛的认同。高玮、冯夏庭 [1] 等采 用灰色模型提取位移趋势,用进化神经网络模型逼近位 移偏差,采用灰色-进化神经网络模型对新滩滑坡进行 了位移预测;刘晓 [2] 等利用 BP 网络对边坡位移非平稳时 序进行趋势项提取,然后对随机项进行 ARMA 时序分析, 并利用该组合模型对隔河岩水电站进水口边坡变形和水 布垭水电站大岩淌滑坡位移进行了预测分析;杜娟、殷 坤龙 [3] 等通过移动平均法将位移分解为趋势项及周期项, 利用多项式位移函数和 BP 神经网络进行组合预测,并将 该模型应用在三峡库区白水河滑坡位移预测中;谈小龙、 徐卫亚 [4] 等把回归模型与 ARMA 模型进行有机集成,建 立了边坡变形的组合预测模型,对锦屏一级水电站左岸 高边坡进行了变形预测。 目前把灰色模型和时间序列分析两者相结合的方法 在边坡变形预测中的应用还相对较少,文章利用灰色理 论中的等维新息 GM( 1,1 )模型对边坡变形非平稳时间 序列进行趋势项提取,然后对随机项进行时间序列分析, 将两者有机结合建立了灰色-时间序列(GM-AR)组合 预测模型,并将该模型应用在茅坪滑坡的变形预测和某 尾矿库边坡的变形预测中,以检测其预测效果。 它是利用系统部分已知信息,建立起反映系统发展规律的 微分数学模型,并通过灰色模型来预测系统的发展。它是 通过对一般微分方程的深刻剖析,定义了序列的灰导数, 从而使我们建立近似的微分方程的模型。它建模的一般 步骤如下: 设 X ( 0) 为非负序列: (1) 其中 X ( 0) (k ) ≥ 0 , k = 1,2,..., n ;将 X ( 0) 序列做一次累加 后生成其 1 —AGO 序列 X (1) : (2) 其中:

土木工程中的边坡稳定分析与治理

土木工程中的边坡稳定分析与治理

土木工程中的边坡稳定分析与治理边坡稳定是土木工程中非常重要的课题,因为边坡稳定性的不足会导致严重的工程事故,造成人员伤亡和财产损失。

因此,对于边坡的稳定性进行准确的分析和及时的治理是土木工程的关键。

一、边坡稳定分析的方法1. 地质调查与勘探在进行边坡稳定分析之前,首先需要进行地质调查与勘探。

这一步骤对于了解边坡的地质背景、岩性、构造和地形等信息至关重要。

通过地质调查与勘探可以确定边坡稳定性分析的范围和目标。

2. 边坡的稳定性评价指标边坡的稳定性评价指标包括切坡角度、边坡高度、土壤的物理力学性质、地下水位等。

这些指标可以通过现场观测、室内试验和数学模型等方式来获取。

3. 边坡稳定性计算边坡稳定性计算是通过建立数学模型来分析边坡的稳定性。

常用的数学模型有平面滑动模型、弹性体模型和塑性体模型等。

根据实际情况选择合适的数学模型,并进行计算。

二、边坡稳定治理的方法1. 边坡的加固措施边坡的加固措施包括土石方的加固、边坡的加固和对地下水的控制等。

土石方的加固可以采用加大坡度、设置护坡、提高土方强度等方法。

边坡的加固可以采用喷锚、预应力锚杆、预应力锚索等方法。

对地下水的控制可以采取降低地下水位、防止地下水渗流等措施。

2. 边坡的监测与预警边坡的监测与预警是及时发现边坡变形和不稳定的迹象,并采取相应措施来防止边坡灾害的发生。

常用的监测手段有测斜仪、倾斜仪、水平仪、应变计等。

通过定期对边坡进行监测,可以提前发现并预防边坡灾害的发生。

三、案例分析1.雅鲁藏布江大渡河特大桥边坡稳定治理雅鲁藏布江大渡河特大桥是世界上最高的桥梁之一,但由于桥梁所在的边坡高度较大,存在较大的滑坡风险。

为了确保桥梁的稳定性,工程团队采取了多种方法进行边坡的治理,包括加固土石方、设置护坡和对地下水的控制等。

经过一段时间的监测与预警,桥梁的边坡稳定性得到了有效地保障。

2.深圳地铁边坡稳定分析与治理深圳地铁的建设过程中,由于复杂的地质条件和高度发达的山体,边坡稳定性成为一项重要的任务。

土质边坡破坏模式与稳定性计算公式课件

土质边坡破坏模式与稳定性计算公式课件

气候下施工,如雨季、寒冬季节。
1、地形条件:坡度一般要大于岩屑的休止角,要大于33°; 坍塌产生于易风化的土质边坡
坡地的相对高度大于50米时,可发生大型崩塌.2、地质条 和类土质边坡,尤其在膨胀土边坡
坍 塌
件:软弱面与坡面的倾向和倾角的关系不同,斜坡发生崩 或处于冻胀作用强烈区的边坡,一 塌的可能性也不一样.3、气候条件:温差较大,降水较多的 般发生在坡度大于20°时,随坡度 地区易发生崩塌.4、地震,强烈的融冰化雪.5、人工开挖边 增大发生坍塌的几率也越大,在暴
C
结构面倾角: 结构面的存在,降低了土体的整体强度, 增大了坡体的变形性能,加强了土体的流变力学特性,
加深了岩土体的不均匀性、各向异性和非连续性等性
质。边坡的稳定系数随接触面倾角的增大而减小(稳
定系数与接触面倾角的tan值呈线性关系) 14
四、稳定性影响因素分析
1.内在因素 临空条件:
① 、坡高: 边坡稳定性随 坡高的增加成幂函数减小, 在20m以下边坡的稳定性 变化较大,坡高大于20m, 稳定系数的变化趋势趋缓。 坡高对边坡稳定性的影响 较大,属于敏感因素。随 着坡高的增大,边坡发生 破坏时位移和应变急剧增 加,发生突变,由此可将 其视为坡体即将发生破坏 的依据;
水湿陷,或对边坡浸 2.张裂:
泡,水下渗使下垫隔 3.湿陷;
水粘土层泥化等
4.高或超高边坡可能出现高
速滑坡
10
三、均质土边坡各种破坏模式
3.均质土边坡各种破坏模式
根据上表, 可以看出土质边坡影响稳定性的因素主要是土体 强度和水的作用, 而产生的破坏形式以滑坡为多, 崩塌和坍塌是开 挖边坡过程中常见的(该处应该加上坡高、坡角、坡形的影响)
• 人为因素:人为因素的影响主要考虑施工步骤 对边坡稳定性产生的影响,主要是坡形

基于修正残差的协同预测模型边坡失稳预测应用

基于修正残差的协同预测模型边坡失稳预测应用

基于修正残差的协同预测模型边坡失稳预测应用张扬;郭亮【摘要】斜坡的协同预报模型是一种新的斜坡失稳时间预测模型.通过改变边界条件的灰色预测模型对残差进行了分阶处理,使原有协同预测模型的精度和预测准确性更高.并结合实例检验了改进的预测模型用于滑坡短期预报的有效性、可行性.%Synergetic prediction model of slope instability is a new slope instability time prediction model. By changing the boundary conditions of the grey forecasting model of the residual error cent rank processing, make the original synergetic prediction model precision and prediction accuracy is higher. Combined with the example, examined the prediction model used to improve the effectiveness and feasibility of the short-term forecast landslide.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(000)026【总页数】4页(P6424-6426,6429)【关键词】斜坡稳定;协同预测;残差【作者】张扬;郭亮【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093【正文语种】中文【中图分类】P642.22斜坡失稳是斜坡体系中各要素间通过一系列的相互作用所产生的时间、空间、功能以及结构的自组织过程。

而在斜坡失稳过程中,斜坡内各个点的变形量、变形方向特征在宏观、微观的不同层次的数据会存在一定程度的不一致,因此,用不同层次的数据进行的斜坡变形预测分析结果可能存在较大的差异,难以准确地预测斜坡的总体变形特征及稳定性状况。

基于变权重组合模型的路基沉降预测方法

基于变权重组合模型的路基沉降预测方法

基于变权重组合模型的路基沉降预测方法引言路基沉降是道路工程中一个重要的问题,它会导致道路的变形和损坏,给交通运输带来诸多不便。

因此,准确预测路基沉降是道路工程中的一项关键任务。

本文将介绍一种基于变权重组合模型的路基沉降预测方法,该方法能够对路基沉降进行有效预测,并提高预测的准确性。

一、背景介绍路基沉降是指道路基层地基在使用过程中由于各种原因而发生的沉降现象。

路基沉降会导致道路表面出现凹陷或隆起,给行车带来危险,严重影响交通运输的安全和效率。

因此,准确预测路基沉降对于道路工程的设计和维护至关重要。

二、传统的路基沉降预测方法传统的路基沉降预测方法主要基于经验公式和统计模型,这些方法存在以下几个问题:1. 数据不全面:传统方法往往只考虑少数几个因素,无法全面考虑各种因素对路基沉降的影响。

2. 权重固定:传统方法中的权重通常是固定的,无法根据实际情况进行调整。

3. 预测精度低:由于数据的不全面和权重的固定,传统方法的预测精度往往较低。

三、基于变权重组合模型的路基沉降预测方法为了克服传统方法的不足,我们提出了一种基于变权重组合模型的路基沉降预测方法。

该方法主要包括以下几个步骤:1. 数据采集:收集与路基沉降相关的各种数据,包括路基材料的物理性质、交通流量、气候条件等。

2. 数据预处理:对采集到的数据进行预处理,包括数据清洗、缺失值填补、异常值处理等,确保数据的准确性和完整性。

3. 特征选择:通过特征选择方法,选择对路基沉降影响较大的特征,减少冗余信息,提高预测模型的效果。

4. 变权重组合模型:建立变权重组合模型,将不同特征的权重设为可调参数,并采用适应度函数来评估模型的预测准确度。

5. 模型训练与优化:利用已有数据对模型进行训练,并通过优化算法来调整模型中各个特征的权重,以提高模型的预测精度。

6. 模型评估与验证:使用验证数据集对训练好的模型进行评估,计算预测结果与实际观测值之间的误差,并根据评估结果对模型进行调整和改进。

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2007年10月 Rock and Soil Mechanics Oct. 2007收稿日期:2007-04-21作者简介:赵明华,男,1956年生,博士,教授,博士生导师,主要从事桩基础及特殊土地基处理方面的教学与研究工作。

E-mail:mhzhaohd@文章编号:1000-7598-(2007) 增刊-0553-05边坡变形及失稳的变权重组合预测模型赵明华1,刘建华1,陈炳初1,刘代全2(1.湖南大学 岩土工程研究所,长沙 10082;2.湖南省交通厅交通建设造价管理站,长沙 10001)摘 要:边坡变形和失稳受本身地质条件和外部环境等多方面因素的影响,由于这些因素的复杂性、多样性及其变化的随机性导致不同的边坡的位移和变形趋势有可能存在较大的差异。

在分析总结边坡变形规律的基础上,针对边坡的典型位移-历时曲线需经历初始变形、稳定变形和加速变形3个阶段,呈反“S ”型的特点,根据边坡位移的实测时间序列资料建立边坡变形的成长曲线反函数变权重组合的时变预测模型。

通过与工程实例的对比分析表明,各单项预测方法是基于已知样本的固定模型,能大致反映边坡变形的发展趋势,但仍存在较大误差,而所提出的方法能充分考虑不同模型的优点,有较高的精度,适用于实际工程中边坡的变形预测及失稳的预警。

关 键 词:边坡工程;边坡变形;变权重组合预测;成长曲线 中图分类号:P 642.2 文献标识码:AVariable-weight combination forecasting modelof slope deformation and instabilityZHAO Ming-hua 1, LIU Jian-hua 1, CHEN Bing-chu 1, LIU Dai-quan 2(1. Institute of Geotechnical Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China;2. Hunan Expressway Administration Bureau, Changsha 410001, China)Abstract: Slope deformation and stability are influenced by geological conditions and external environmental factors and its displacement and deformation tendency may have such differences as complexity, variety and randomness of factors. Based on the analysis and summary of law of slope deformation and aimed at displacement-time curve of slope deformation presenting negative S-style characteristic with initial deformation, stability deformation and acceleration deformation in this paper, the variable-weight combination forecasting model with growth curve inverse function is built on the basis of measurement time series data of slope displacement. The contrastive analysis results with engineering application example show that the single forecasting method can approximately reflect deformation development trend of slope and have great error because the method based on the fixed model of known example, and the method which the paper presents can consider the advantages of different models and have application in deformation forecasting and instability warning of engineering project with high precision.Key words: slope engineering; slope deformation; variable-weight combination forecasting model; growth curve1 引 言边坡变形和失稳受地形地质条件和外部环境等多方面因素的影响。

边坡变形稳定分析与预测研究方法大体可分两大类,一类是通过有限元模型和地质力学模型等数值仿真方法,模拟边坡在各种因素作用下的行为特征,预测边坡变形和稳定。

由于边坡稳定受边坡的岩土特性、地形地貌、地震地质、大气降雨等多种因素的影响,且岩土物理力学机制的复杂,具有高度的非线性[1, 2]。

因此,考虑流变及几何非线性有限单元法虽具有发展潜力,但目前还难以广泛应用于工程实际。

另一类是针对实测资料的时间序列建立模型进行分析[3, 4]。

重要工程的高边坡一般积累有长期的安全监测资料,用以考察边坡在多因素作用下的稳定性。

该类方法主要是通过研究资料时间序列的变化规律,预测边坡变形趋势。

该类方法大都围绕滑坡变形破坏阶段,以不同的时间尺度进行预报,如斋滕法[5]、灰色理论模型[6]、统计数学模型法[7]、各种回归模型[8]、神经网络方法[9]、突变理论模型、时间序列分析法[10]等。

各种模型有其各自的特点和适用范围,但总体精度不高,其原因是各方法均基于已知样本的固定模型,只能反映系统的线性特征。

为此,本文在分析总结边坡变形规律的基础上,利用边坡位移前期监测的时间序列资料,引入变权重组合预测思想,建立边坡变形成长曲线反函数变权重组合预测模型,预测边坡变形的演化趋势,比一般统计方法具有更高的预测精度和更广泛的适应性,对边坡位移的实时监测和预警有着重要意义。

2 边坡变形曲线的分析和处理2.1 边坡变形及失稳的发展规律边坡的变形过程实际上是边坡岩土体蠕动变形的过程,岩土体蠕变理论中应变(位移)-时间曲线(图1)3阶段被视为边坡变形及失稳时间预测预报的基本模式。

边坡变形典型的位移-历时曲线可分为3个阶段,第1阶段,即初始变形阶段(AB 段),岩土体变形以减速发展,边坡变形曲线斜率逐渐减小。

第2阶段(BC 段),又称稳定变形阶段,岩土体变形大致以等速发展,边坡变形曲线近似一倾斜直线,应变速率大体不变。

第3阶段(CE 段),亦称加速变形阶段,岩土体变形速率由点C 开始迅速增加,到达点E ,岩土体破坏。

图1 边坡变形的典型位移历时曲线Fig.1 The typical displacement-duration curveof slope deformation2.2 边坡变形监测数据的处理边坡变形监测数据包括等时距和非等时距监测数据,为提高预测精度,需要对这些数据进行等间隔化处理,设非等间隔位移原始监测数据的各段时间间隔为L : 11(,1,2,,), i i ij j j i j t t t t t t i j i j n t t ++∆=−∆=−≠=∆≠∆L 、 (1)则平均时间间隔0t ∆为11011-11n n i i t t t t n n −=−∆=∆=−∑ (2) 各时段的单位时段差系数()i t θ由下式求出:(1)()(1,2,,)i i t i t t i n t θ−−∆==∆L (3)进一步求得总的差值:(0)(0)(0)0001()()[()()]i i i i X t t X t X t θ−∆=− (4)可得等间隔序列:(0)(0)(0)00()()()](1,2,,)i i i X t X t X t i n =−∆=L (5)3 成长曲线的反函数预测模型“S ”型成长曲线模型已广泛应用于自然社会经济预测中,许多生物量和经济量都是时间t 的单调增长函数()y t ,其前期呈加速度增长,经过某一点后增长速度越来越慢,最终趋于一个有限值,其散点图好像一条压扁的“S ”型曲线,故被称为“S ”型成长曲线。

成长曲线反映出事物发展、成熟,然后达一定极限的动态过程。

由于这种模型是根据一定的演变理论为前提推导出来的,所以往往比简单时间序列法提供更加精确的时间预测。

文献[11, 12]在考虑成长模型与边坡变形在发展演变具有相似性的基础上,将该类模型引进边坡变形及失稳的预测研究中。

由于在建模过程中缺乏理论和量化依据,且成长曲线多呈“S ”型特征,如图2所示,而边坡的变形和失稳的位移-时间曲线常呈反“S ”型,导致预测结果误差较大。

图2 边坡变形与成长模型的比较Fig.2 Comparison between slope deformationand growth model可见,“S ”型成长曲线模型的反函数曲线能较好地描述边坡变形及失稳的发展规律,几种常用“S ”型成长曲线模型如表1所示。

增刊 赵明华等:边坡变形及失稳的变权重组合预测模型表1 常用“S ”型成长曲线模型Table 1 S-type growth models名称 表达式 Gompertz 模型 --()e btae y t L =Pearl 模型 -()1e btLy t a =−Richards 模型 1/()1e()rLy t a bt =+− Weibull 模型()e bt y t L a −=− Mmrgan-Mercer-Flodin 模型()rrab Lt y t b t +=+表中,L ,a ,b ,r 均为大于0的参数。

参数L 为渐进线;参数b 与响应变量y 从初值改变到终值的速度有关;参数r 用于增加数据拟合模型的灵活性。

这5种模型具有一些共同的特征[13]:均为单调递增函数;都具有渐进线y =L ,即当时间趋近无穷大时,y 趋近于L ;均不通过原点;均在拐点处发生凹凸性变化,使其图形均呈“S ”型。

4 变权重组合预测“S ”型成长曲线各有差异,每一种预测模型都有其独特的信息特征,但与实测数据均存在较大误差。

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