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本文就库岸土石混合堆积体的工程地质特性、渗流场仿真、稳定计算分析方法和安全监控等问题开展了较为深入的研究,并将其应用到实际工程中。主要研究内容如下:
(1)系统研究了库岸土石混合堆积体的成因类型、空间形态和结构形态特点,归纳总结了滑坡堆积体和崩塌堆积体的土层结构特征。基于室内试验成果,应用土颗粒质量分布原理,描述了土石混合料颗粒分布的分形特征,提出了利用分维数大小判断其颗粒粗细程度和不均匀特征的方法。
(2)以实测变形监测资料为基础,分析了库岸土石混合堆积体变形破坏的主要控制因素和蠕滑机理,研究了其表层位移矢量场的变化规律,总结归纳了滑坡堆积体和崩塌堆积体的基本失稳破坏模式。
(3)基于统计和试验结果,研究了土石混合堆积体的渗透特性,建立了可考虑降雨入渗和库水位变化的非稳定渗流数学模型及其三维有限元模式,并研制了相应的分析计算程序。
(4)结合工程实际,提出了降雨模型、库水位调控模型及其组合作用模式的确定方法,根据该方法可建立库岸土石混合堆积体在库水涨落与降雨联合作用下的非稳定渗流场,以及其稳定性分析中的地下水响应过程和外动力边界条件。
(5)基于室内试验结果,研究了土石混合堆积体的抗剪强度特性,提出了可考虑饱和度和基质吸力影响的土石混合体非饱和抗剪强度数学表达式,据此建立了库岸土石混合堆积体稳定分析的刚体极限平衡计算公式;此外,运用动态规划理论,研究了库岸土石混合堆积体关键滑动面的搜索优化方法,并编制了相应的计算分析程序。
(6)提出了可体现对变形具影响作用的降雨因子和能反映库岸土石混合堆积体蠕滑效应的时效因子,据此构建了库岸土石混合堆积体变形监控的多因素时变模型和统计-混沌混合模型,并提出了其变形转异评判方法。