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基于模糊可靠度理论的露天坑边坡稳定性评价

作　者: 柳皎
导　师: 李夕兵
学　校: 中南大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 边坡工程模糊随机可靠度风险评价集对分析物元可拓分析
分类号: TD804
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

摘要：我国地形地貌复杂、自然因素多变,使得边坡管理成为露天矿山安全管理工作的重要内容。诱发滑坡事故的原因多种多样,防范不当则会造成重大灾害,对工作人员的人身安全及企业的财产造成巨大威胁。论文以洛钼东戈壁露天采场为研究对象,对该边坡展开风险辨识、可靠度分析以及整体稳定性评价等相关研究工作,探讨边坡稳定性的影响因素并对边坡进行稳定性评级,论文主要工作有以下几点：1、对采场进行实地勘测和岩石取样,并就影响边坡稳定的各因素进行危险源辨识。首先,实地勘测洛钼东戈壁露天采场水文、地质、环境情况。基于ANSYS和FLAC3D软件建模,得到最终坡角分别为46°、47°和48°的露天坑边坡工程模型。然后,针对该边坡工程的实际情况展开危险源辨识,得到影响边坡稳定的潜在危险有害因素。最后,就危险辨识结果绘制该边坡失稳事故鱼刺图。2、基于模糊-随机可靠度分析理论,对边坡工程进行稳定性分析。鉴于经典可靠度理论的局限性,选取考虑工程不确定性的模糊-随机可靠度分析理论对边坡工程进行分析。首先以最终坡角为47°边坡模型为例进行隶属函数选取分析,确定正弦曲线函数为隶属函数。然后分别对三个模型进行模糊-随机可靠度分析,不考虑地震荷载时边坡模糊-随机失效概率分别为：0.0787、0.0861、0.0962；考虑地震荷载时边坡模糊-随机失效概率为：0.0884、0.0902、0.1001。最后以48°边坡模型为例,探讨粘聚力c和内摩擦系数f与边坡失效概率的敏感度。3、选取网络层次-集对分析和网络层次-物元可拓分析模型对边坡工程进行整体稳定性评价。根据该露天坑边坡实际情况建立评价指标体系,得到影响边坡稳定的16个评价指标。基于网络层次分析法确定各评价指标的权重值,结合集对分析法得到边坡稳定性评价等级为较稳定级别。为避免集对分析法产生的误差,选取物元可拓分析法再次对边坡工程进行稳定性评价,评价等级为较稳定级别。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 引言  9-11
  1.2 边坡稳定性分析研究现状  11-14
    1.2.1 边坡稳定性分析方法综述  11-12
    1.2.2 边坡风险评价综述  12-14
  1.3 模糊可靠度理论研究现状  14-17
    1.3.1 可靠度分析理论  14-16
    1.3.2 模糊可靠度理论及其在边坡工程中的应用  16-17
  1.4 论文研究内容及技术路线  17-20
    1.4.1 研究内容  17-19
    1.4.2 技术路线  19-20
2 露天坑边坡工程概况及风险辨识  20-33
  2.1 矿区概况  20-22
    2.1.1 矿区地理位置  20
    2.1.2 矿区地形地貌及气象水文  20-21
    2.1.3 工程地质  21
    2.1.4 环境地质  21-22
  2.2 矿区岩体岩石力学参数及建模  22-26
    2.2.1 矿区岩体岩石力学参数  22-23
    2.2.2 洛钼东戈壁露天坑边坡建模  23-26
  2.3 露天坑边坡稳定性影响因素分析  26-28
    2.3.1 岩性及岩体构造对边坡稳定性影响  27
    2.3.2 降水、风沙对边坡的稳定性影响  27
    2.3.3 地震对边坡稳定性影响  27-28
    2.3.4 爆破对边坡稳定性影响  28
    2.3.5 车辆荷载对边坡稳定性的影响  28
    2.3.6 边坡形态对边坡稳定性的影响  28
  2.4 基于鱼刺图的边坡风险分析  28-30
    2.4.1 鱼刺图法简介  28-29
    2.4.2 洛钼东戈壁露天坑边坡失稳鱼刺图  29-30
  2.5 本章小结  30-33
3 露天坑边坡模糊可靠度分析  33-61
  3.1 基于模糊随机可靠度的边坡稳定性计算  33-38
    3.1.1 边坡工程荷载效应S和结构抗力R的推导  33-35
    3.1.3 安全储备及概率密度函数  35
    3.1.4 基于隶属函数的边坡模糊随机可靠度计算  35-36
    3.1.5 考虑地震荷载的边坡可靠度计算  36-38
  3.2 隶属函数的选取  38-43
    3.2.1 常用隶属函数  38-40
    3.2.2 以模型二为例的隶属函数比较分析  40-42
    3.2.3 结论  42-43
  3.3 露天坑边坡模糊可靠度分析  43-55
    3.3.1 模型一(最终边坡角为46°)  43-47
    3.3.2 模型二(最终边坡角为47°)  47-51
    3.3.3 模型三(最终边坡角为48°)  51-55
  3.4 敏感度分析  55-59
    3.4.1 凝聚力c、内摩擦系数f与失效概率Pfi的敏感度分析  55-58
    3.4.2 敏感度的显著性分析  58-59
  3.5 本章小结  59-61
4 露天坑边坡整体稳定性评价  61-87
  4.1 评价指标建立  61-66
    4.1.1 评价指标构建原则  61
    4.1.2 岩石边坡评价指标体系  61-63
    4.1.3 洛钼东戈壁露天坑边坡风险评价指标体系构建  63-66
  4.2 评价指标权重确定  66-75
    4.2.1 权重分析方法  66
    4.2.2 网络层次分析法  66-70
    4.2.3 洛钼东戈壁露天坑边坡评价指标权重分析  70-75
  4.3 露天坑边坡集对稳定性评价  75-80
    4.3.1 集对分析法  75-78
    4.3.2 露天坑边坡单指标联系度计算  78-79
    4.3.3 露天坑边坡综合联系度计算  79
    4.3.4 露天坑边坡安全等级值  79-80
  4.4 露天坑边坡物元可拓稳定性评价  80-85
    4.4.1 物元可拓分析法  80-82
    4.4.2 露天坑边坡经典域、节域和待评物元确定  82-83
    4.4.3 露天坑边坡各等级关联度  83-84
    4.4.4 露天坑边坡评价等级确定  84-85
  4.5 本章小结  85-87
5 总结与展望  87-90
  5.1 全文总结与创新点  87-88
    5.1.1 全文总结  87-88
    5.1.2 论文创新点  88
  5.2 研究展望  88-90
参考文献  90-98
致谢  98-99
攻读硕士期间的主要研究成果  99

基于模糊可靠度理论的露天坑边坡稳定性评价

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