【摘要】： 本论文以沪蓉西高速公路湖北宜昌-恩施段的层状岩质高边坡为主要研究对象,在系统科学方法论的指导下,采用现场调研、现场监测以及数值计算相结合的综合研究手段,并引用了现代数学理论、非线性科学理论以及人工智能技术,通过全线边坡稳定性评价,分析容易破坏的边坡类型,从中选取典型边坡,从工程地质特征分析、监测信息研究以及边坡位移预测三方面,建立起山区高速公路层状岩质高边坡稳定性综合预测的方法。主要研究成果有: 1、系统分析了研究区的工程地质条件,在分析全线边坡稳定性的影响因素的基础上,总结了全线边坡的破坏模式,提出了基于结构面特征的山区高速公路层状岩质边坡稳定性分级标准,根据分级标准对全线边坡进行了稳定性分级。根据稳定性分级结果,提出全线边坡中,容易发生破坏的边坡类型为硬岩顺层边坡和软岩边坡。 2、与常规的变形观测方法相比,GPS观测技术具有不受天气和通视条件影响的优点,可以被应用到山区高速公路的边坡监测中;从观测手段和数据处理两方面采取措施,降低观测误差,并用试验证明了GPS观测技术能满足高速公路边坡监测的精度要求。 3、分析了压力分散型锚索与传统拉力集中型锚索在锚固机理、失效模式和设计方法上的不同,开发并研制出了压力分散型锚索受力状态监测装置。 4、推导了基于位移序列表达的边坡系统的演化方程,应用非线性科学理论和人工智能技术,提出了边坡位移预测的微粒群算法和RBF神经网络算法;推导了边坡位移预测的最大可预测时间,提出了山区高速公路边坡预测的最佳可预测时间;并提出了基于变形分析的高速公路边坡稳定性预测的综合判别准则。 5、以沪蓉西高速公路湖北宜昌-恩施段三处典型边坡为实例,从边坡的工程地质特征分析、监测信息研究以及边坡位移预测三个方面,进行了边坡稳定性预测研究,从工程应用的角度验证了边坡稳定性预测的有效性和工程意义。 【关键词】：层状岩质边坡 稳定性预测 高速公路 工程地质 监测 位移预测
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：U416.14
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2007.128262
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 课题研究的目的和意义10-12
• 1.2 研究现状与文献综述12-21
• 1.3 论文的主要研究内容21-23
• 2 依托工程地质条件分析23-39
• 2.1 引言23
• 2.2 工程概况23-24
• 2.3 全线工程地质条件分析24-26
• 2.4 边坡稳定性影响因素分析26-31
• 2.5 边坡变形破坏模式分析31-35
• 2.6 基于结构面特征的边坡稳定性分级标准35
• 2.7 稳定性分级结果35-38
• 2.8 小结38-39
• 3 边坡监测系统研究39-57
• 3.1 前言39
• 3.2 监测的目的、原则、内容和方法39-42
• 3.3 GPS 技术在山区高速公路边坡监测中的应用42-48
• 3.4 压力分散型锚索作用机理和受力状态监测研究48-56
• 3.5 小结56-57
• 4 基于相空间重构理论和智能算法的边坡失稳预测方法研究57-94
• 4.1 引言57-59
• 4.2 理论基础59-72
• 4.3 边坡位移预测的微粒群算法72-77
• 4.4 边坡位移预测的RBF 神经网络算法77-81
• 4.5 边坡位移预测可预测时间尺度研究81-84
• 4.6 边坡失稳时间预测的判别准则研究84-90
• 4.7 边坡失稳预测方法的工作流程90-91
• 4.8 边坡位移预测算法的几点讨论91-92
• 4.9 小结92-94
• 5 工程应用——典型边坡稳定性预测研究94-115
• 5.1 古树屋滑坡94-102
• 5.2 YK178＋445~YK178+524 段边坡102-108
• 5.3 K56+297～K56+430 段边坡108-114
• 5.4 小结114-115
• 6 结论与展望115-117
• 6.1 结论115-116
• 6.2 展望116-117
• 参考文献117-128
• 致谢128