Математическое определение запаса устойчивости оползневых объектов

• Автор: Бобрович, Антон Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы изучения механизма оползневых деформаций в склонах и откосах

1.1. Постановка задачи

1.2 Общие положения

1.3 Локальные методы расчета коэффициента устойчивости оползневого объекта. Математические

модели гру нта

1.3.1 Устойчивость откосов по методу

круглоцилиндрической поверхности скольжения

1.3.2 Устойчивость откосов по методу

горизонтальных сил Маслова Берера

1.3.3 Устойчивость откоса по методу равнопрочного откоса метод Бр, метод В.В.
Соколовского
1.3.4 Устойчивость откосов при развитии областей локальных сдвигов в их основании
1.3.5 Оценка устойчивости численным методом
1.3.6 Графический метод многоугольника сил
1.3.7 Математические модели грунта
1.4 Региональные методы оценки и прогноза устойчивости склонов
1.4.1 Метод оползневого потенциала
1.4.2 Метод регрессионного анализа и метод
анализа ритмичности оползневого процесса
1.4.3 Метод анализа ритмичности оползневого
процесса
1.5 Выводы
Глава 2. Разработка математической модели устойчивости оползневого склона на основании анизотропной модели грунта
2.1. Постановка задачи
2.2 Анизотропная математическая модель грунта
2.2.1 Общие положения
2.2.2 Синтез анизотропной модели
2.3 Определение устойчивости оползневого склона с
учетом анизотропности грунта
2.3.1 Расчет устойчивости откоса по методу круглоцилиндрической поверхности скольжения. Аналитическое решение, общий случай
2.3.2 Частный случай изотропная модель грунта,
6локовелй и поверхностный оползень
2.3.3 Частный случай анизотропная,
круглоцилиндрическая модель
2.4 Выводы
Глава 3 Разработка комплекса программ для расчета
устойчивости склона Кзап
3.1 Алгоритм работы программы
3.1.1 Блок получения данных о склоне и выбор
шага разбивочной сетки
3.1.2 Блок кусочнолинейной аппроксимации
3.1.3 Блок расчета Кзап
3.1.4 Блок динамического расчета склона
3.1.5 Блок построения карты вероятности
образования оползня
3.2 Выводы
Заключение
Список литературы


Полученные результаты можно использовать при строительстве зданий и сооружений в оползневой зоне, при проверочных расчетах существующих склонов и откосов. Математические модели, полученные в результате исследования, применялись при проектировании башен сотовой связи и использовались Дармштадским университетом Прикладных Наук (Германия) при проведении расчетов оползней. Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 7 работах [8]—[], [1, [ЮЗ] из них 1 статья в рекомендуемом ВАК журнале, 1 тезисы докладов. В первой главе проводится обзор и анализ основных методов определения коэффициента запаса устойчивости. Показано, что, для адекватного описания процесса развития оползня необходимо разработать модель анизотропного грунта, позволяющую отобразить срез грунта по всей поверхности скольжения оползня. Во второй главе разработана модель анизотропного грунта по параметрам угла внутреннего зрения и сцепления грунта. Показана ее адекватность. Получено аналитическое решение нахождения коэффициента запаса устойчивости методом круглоцилиндрической поверхности скольжения. Для проверки адекватности данной формулы проведена серия опытов по срезу грунта в различных плоскостях. Практические и теоретические результаты показали хорошее согласование. Ошибка составляла не более 3%. В третьей главе разработаны алгоритмы и показаны результаты работы программного продукта для расчета устойчивости склона. В заключении перечислены основные результаты, полученные в диссертации. Глава 1. Оползни - скользящее смещение масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести (рис. Рис. Оползни возникают в каком-либо участке склона или откоса вследствие нарушения равновесия пород, вызванного: увеличением крутизны склона в результате подмыва водой; ослаблением прочности пород при выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами; воздействием сейсмических толчков; строительной и хозяйственной деятельностью, проводимой без учета геологических условий местности [,,,,]. Среди стихийных бедствий и катастроф природного характера оползни стоят на 4-ом месте после засух, наводнений и землетрясении рис(1. Рис. Оползень на правом берегу р. Защита от оползней на протяжении многих веков остается одной из наиболее крупных проблем человечества. Более половины всего материального ущерба, причиняемого оползнями, связано с ошибками, допущенными при расчете и проектировании противооползневых сооружений. Разработка надежных противооползневых сооружений - весьма сложная задача, успешное решение которой невозможно без количественной теории оценки устойчивости склонов и развития склоновых деформаций, основанной на комплексе математических моделей, описывающих различные стадии оползневого процесса. Однако создание такой теории связано с большими трудностями: сложностью и многофакторностью оползневых явлений; обилием переменных величин, определяющих ход оползневых процессов; отсутствием физически обоснованных зависимостей, дающих строгое математическое описание этих процессов. Практическое значение прогноза особенно велико, потому что при современном состоянии техники строительства стоимость противооползневых сооружений очень высокая и применение их экономически оправданно не везде и не всегда. Проведение комплекса противооползневых мероприятий в таком объеме, чтобы коэффициент устойчивости склона соответствовал заданной:величине. В обоих случаях точное определение устойчивости склона является определяющим фактором Таким образом, быстрая, и точная количественная оценка устойчивости склона является актуальной задачей. Рассмотрим способы количественной оценки и прогноза (прогнозной оценки) устойчивости оползневых склонов применительно к возможности образования подвижек оползней. Под оценкой устойчивости при- этом понимается, определение возможности появления и степени распространенности активных (двигающихся); оползней при инженерно-геологических условиях и действующих нагрузках, наблюдающихся в натурной1 обстановке при выполнении изысканий (исследований) на оползневых склонах.