三峡大学 硕士学位论文 基于盲数理论的楔形块体稳定分析评价模型研究 姓名：孟衡 申请学位级别：硕士 专业：岩土工程 指导教师：李建林;兰春杰 20100501 三三 峡峡 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 II 内内 容容 摘摘 要要 本文主要是研究楔形块体的稳定性问题。目前，对于楔形块体稳定性问题的研究 主要是以块体理论为基础来进行的， 评价块体是否稳定是以单一的安全系数值为依据 的。在计算中结构面的抗剪强度参数的准确与否直接影响着安全系数的准确与否，而 现在也没有很好的方法能准确的给定结构面抗剪强度参数。 本文即是针对这些问题进 行了尝试性研究，具体内容如下： 1）绪论。查阅大量的国内外相关文献，归纳总结前人对结构面抗剪强度参数及 用块体理论分析岩质边坡稳定问题的研究， 并指出所存在的不足之处以及本文的研究 路线。 2）块体稳定影响因素敏感性分析。采用均匀试验设计法，在不同的结构面产状 下根据块体理论选取结构面抗剪强度参数、 地震动峰值加速度作为研究对象对块体稳 定影响因素进行敏感性分析。 3）结构面抗剪强度参数的研究。归纳总结结构面抗剪强度参数现有的研究方法， 提炼结构面抗剪强度的影响因素并确定出进行模糊评判的评价因子， 进而采用模糊评 判法建立模糊评判体系来判定结构面的类型， 最后结合实用分类法确定结构面抗剪强 度参数的范围。 4）楔形块体稳定评价新模型的建立。阐述块体理论分析边坡稳定性的基本思想 及其发展以及岩体结构面抗剪强度参数固有的不确定性， 指出其采用单一参数进行稳 定分析存在的弊端， 引入盲数理论在传统块体理论分析模型的基础上建立新的评价模 型，并采用前文研究所得结构面抗剪强度参数，对岩质边坡中的关键块体进行稳定分 析评价。 5）工程应用。应用本文评价岩质边坡关键块体稳定性的方法结合工程实例进行 块体稳定性的计算分析。 关键词：楔形块体 岩质边坡 盲数理论 块体理论 结构面抗剪强度参数 稳定 性分析 关键词：楔形块体 岩质边坡 盲数理论 块体理论 结构面抗剪强度参数 稳定 性分析 三三 峡峡 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 III Abstract This paper did the stability of wedge blocks.the study on the stability of wedge blocks based on block theory,and the evaluation foundation of block stability is a single safety factor. The effects of the accuracy of structural surface shear strength parameters on the accuracy of safety factor,but there is no good way to give an accurate shear strength parameters.And this paper makes an attempt to study those problems, The concrete content is as follows: 1) exordium. On the basis of consulting lots of domestic and overseas document, make a induction and summary on the study of predecessor of structural surface shear strength parameters and rock slope stability analysis based on block theory and their existed problem is pointed out,and then given the research route. 2) Block stability sensitivity analysis of influencing factors. This paper uses uniform design experimentation, selects structural surface shear strength parameters and seismic peak acceleration on different strike-dip of structural surfaces as the study object and sensitivity analysis on influence factors for stability of block was performed. 3) Study on structural surface shear strength parameters. Making a induction and summary on the existing research methods of structural surface shear strength parameters,and refining its factors and identifying the evaluation factors of fuzzy evaluation,then using fuzzy evaluation method to establish fuzzy evaluation system to determine the structural plane type,at last, the range of structural surface shear strength parameters were determined with practical classification. 4) Establishing a new model of wedge blocks stability evaluation. The basic idea of slope stability analysis based on block theory and its development and the inherent uncertainty of structural surface shear strength parameters were described,the disadvantages of stability analysis of a single parameter were pointed out, establishing a new evaluation model based on blind data theory,and using earlier studies data to study the stability analysis of the key block of rock slope . 5) Engineering application. Applying this new method to analysis of block stability with engineering example. keywords: wedge blocks rock slope blind data theory block theory structural surface shear strength parameters stability analysis 三三 峡峡 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 I 三峡大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明 确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名： 日 期： 三三 峡峡 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 1 1 绪论 1.1 问题的提出 我国是一个地质灾害发生十分频繁、损失极为严重的国家。据初步统计，每年由 地质灾害所带来的经济损失平均在 200 亿500 亿之间，地质灾害已经成为制约我国 经济及社会可持续发展的一个重大问题1。在国民经济建设中，因边坡失稳导致的重 大人员伤亡、巨大经济损失和工程建设受阻事件屡屡发生。可见，对三大地质灾害源 之一的边坡稳定问题的研究是一项十分有必要、有意义的工作。 岩质边坡滑坡作为地质灾害中一个十分突出的问题， 给国民经济建设的各个部门 带来了严重的干扰和损失。1993 年三峡库区巫溪县南门岩体崩滑造成 200 余人丧生。 2000 年彭水县山体滑坡造成 70 余人丧生。这是两个典型的天然岩质边坡失稳案例。 除了天然岩质边坡失稳外，由于工程建设造成的岩质边坡失稳也是很常见的。1980 年 6 月 3 日，湖北远安盐池河磷矿因暴雨诱发崩塌 100 万 m 3山体，仅 16 秒钟就摧毁 了山体下殷盐矿务局机关的全部建筑和坑口设施，造成 284 人死亡，经济损失 2500 万元。1982 年，韩城发电厂发现干煤棚柱体倾斜，柱基产生垂向位移。后经观测发 现变形和破坏日趋严重，主厂房框架和输煤线栈桥多处裂缝，烟囱倾斜。虽然经过多 年治理，但是山体变形始终没有停止。1989 年 1 月 7 日，正在建设的云南省大型水 电站漫湾工程在开挖左坝肩的过程中突然发生一次高达 100m 的岩质边坡滑坡。滑坡 体总体积为 10.8 万 m3。这一滑坡使电站推迟一年发电，直接经济损失过亿元。2004 年 12 月 11 日，雨台温高速公路柳市附近突发大面积山体滑坡事故。滑坡的山体高约 100m、宽约 70m，甬台温高速公路 70 余米的路段完全被滑落的大石封死，致使温州 大桥白鹭屿至乐成镇一段的高速公路双向车道全部瘫痪。 在岩质边坡稳定性分析问题中， 其稳定性在很大程度上是由岩体中的控制性结构 面决定的。 特别是人工开挖边坡往往会因开挖后结构面或裂隙面的出露而产生局部的 块体不稳定问题，从而导致边坡失稳。实际中，楔形体破坏是岩质边坡一个主要的失 稳模式，它在边坡失稳模式中占有重要位置。所谓楔形体是指由两条或两条以上的结 构面切割岩体所形成的块体，它沿这两个面发生滑移，其滑移方向沿着两个结构面的 组合交线方向。研究某一岩质边坡的稳定性，首先需要判断在特定的地质条件下可能 的失稳模式，在此基础上再针对已确定的失稳模式，通过数学力学和试验分析方法， 确定边坡稳定的安全系数1。1985 年，石根华教授与古德曼教授提出了块体理论2， 很快就应用到岩土工程各个领域中，因其基于几何拓扑学的原理解决了一些其它数 学、力学分析方法难以解答的问题，如块体存在性的判断等问题，故块体理论在工程 岩体稳定性分析中具有独特的生命力，发展也较为迅速。 任何研究方法其分析成果的可靠性取决于分析参数取值的准确程度。 块体理论也 三三 峡峡 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 2 不例外，其结果是否可靠首先取决于结构面抗剪强度参数的准确性；其次取决于结构 面产状取值的准确性。尤其是对结构面抗剪强度参数的确定，方法虽然很多，比如： 室内中型直剪试验法、原位大型直剪试验法、工程类比法或专家经验法、理论抗剪强 度计算公式法、位移反分析等3，但每种方法都存在着不足之处，都