变形监测水利水电论文提纲

论文题目：基于水致岩体劣化的三峡库区侏罗系地层水库滑坡抗滑桩嵌固机理及其优化研究

摘要：我国是滑坡地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一,滑坡地质灾害防治是国家防灾减灾重大需求。随着葛洲坝、三峡、白鹤滩等一大批水利水电工程陆续兴建,库区滑坡地质灾害严重威胁居民生命财产安全与水利水电工程安全运行。三峡工程是世界上规模最大、影响最广泛的水利枢纽工程,库区地质灾害数量众多。秭归盆地因广泛分布的侏罗系软硬相间“易滑地层”成为三峡库区地质灾害最典型的滑坡易发区之一。软硬相间地层水岩作用机理、滑坡演化机理及防控优化研究是类似地区水库滑坡防治的关键科学问题,也是国家战略发展的重要地质保障。本文以三峡库区秭归盆地侏罗系水库滑坡为研究对象,以水致岩体物理力学性质多尺度劣化机理和软硬相间地层抗滑桩嵌固机理为关键科学问题,通过现场调查、室内试验与理论分析相结合的综合研究方法,系统研究了三峡库区秭归盆地侏罗系地层水库滑坡分布特征及成因机制、水致软硬相间岩体多尺度劣化机理及参数概率特征量化模型、软硬相间地层抗滑桩嵌固机理及其多目标优化设计等方面的内容,所取得的主要研究成果如下:（1）研究了三峡库区秭归盆地侏罗系地层水库滑坡分布特征和时空变形特征,揭示了区内水库滑坡成因机制与变形机理。水库滑坡分布特征与成因机制是开展区域水库滑坡防控研究的重要科学前提。通过资料收集和现场调查,绘制了三峡库区秭归盆地滑坡分布图,研究了三峡库区秭归盆地侏罗系地层水库滑坡分布特征,结合区域地质环境及人类工程活动揭示了三峡库区秭归盆地侏罗系地层水库滑坡成因机制。滑坡的变形特征与变形机理对其演化、预测与防控研究具有重要的意义。以白家包滑坡、马家沟滑坡和八字门滑坡为典型案例,综合现场调查结果与监测数据,研究了典型水库滑坡时空变形特征,并利用基于邻域粗糙集的属性约简方法对白家包滑坡变形主控因素进行辨识,讨论了不同精度监测数据所得变形特征差异及白家包滑坡变形机制,揭示了白家包滑坡变形特征和变形机理。（2）研究了江水干湿循环致岩体物理力学性质多尺度劣化机理,实现了岩体参数概率特性的量化表征。江水具有复杂的化学与微生物成分,长期干湿循环作用影响岩体结构特征及物理力学性质。采用三峡库区秭归盆地区域长江水、与江水化学离子成分相同的离子水和纯水,基于室内试验研究了不同水类型干湿循环作用对三峡库区秭归盆地侏罗系软硬相间地层砂岩和泥质粉砂岩宏观、微观结构特征及强度特征的多尺度劣化效应,检验了不同水类型和干湿循环周期对砂岩和泥质粉砂岩多尺度性质的影响显著性,揭示了不同水类型劣化效应差异和江水干湿循环对砂岩和泥质粉砂岩劣化机理。岩体结构特征表现出较强的不确定性,岩体参数的量化表征需要综合考虑水致劣化效应和岩体结构特征。综合先验知识、多源数据（基于多种评估模型）和模型不确定性的概率特性,提出改进的用于岩体GSI评价的贝叶斯序贯更新方法,构建了软硬相间地层砂岩和泥质粉砂岩GSI概率分布特性的量化表征模型;考虑江水干湿循环劣化效应,基于广义Hoek-Brown准则研究了软硬相间地层岩体强度参数的概率特性。（3）揭示了侏罗系软硬相间地层抗滑桩嵌固机理,提出了抗滑桩多目标优化设计方法。考虑滑床岩体结构特征和库水干湿循环对岩体劣化的抗滑桩嵌固机理研究是滑坡防控效果评价和抗滑桩优化设计的重要前提。以马家沟滑坡为例,考虑江水劣化作用下软硬相间地层岩体水平地基系数的概率特征,利用多层“K”法研究了软硬相间滑床地层抗滑桩变形和内力特征,讨论了地质结构、江水劣化和设计参数（如截面尺寸、嵌固深度等）对抗滑桩响应特征的影响规律,揭示了软硬相间滑床地层抗滑桩嵌固机理。抗滑桩的设计需要实现安全、经济和系统鲁棒性的平衡。建立了包含稳定性和全生命周期费用的滑坡-抗滑桩体系性能指标评估模型,基于多目标优化设计理论提出了软硬相间多层地层滑床条件下抗滑桩的多目标优化设计方法,将其应用于马家沟滑坡,研究了性能指标和江水劣化对最优设计的影响及抗滑桩尺寸和水类型对抗滑桩性能的影响。本文研究成果丰富了三峡库区水库滑坡分布资料,深化了水岩作用机理认识,改进了岩体参数评价方法,发展了滑坡防控设计理念,有望为水致岩土体劣化机理及库区滑坡地质灾害防控提供理论及实践参考。

关键词：滑坡;软硬相间地层;干湿循环;抗滑桩;嵌固机理;多目标优化

学科专业：地质工程

作者简历

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 选题依据及研究意义

1.2 国内外研究现状与存在的问题

1.2.1 水库滑坡演化机理研究

1.2.2 水致岩体劣化研究

1.2.3 侏罗系地层滑坡抗滑桩嵌固机理研究

1.2.4 抗滑桩优化设计研究

1.2.5 发展趋势及存在问题

1.3 论文的主要研究内容、技术路线和创新点

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

1.3.3 论文创新点

第二章 研究区滑坡分布特征与成因机制研究

2.1 引言

2.2 秭归盆地地质概况

2.2.1 区域地质背景

2.2.2 侏罗系软硬相间地层

2.3 秭归盆地侏罗系地层水库滑坡分布特征

2.3.1 滑坡调查方式

2.3.2 滑坡分布特征

2.4 秭归盆地侏罗系地层水库滑坡成因机制

2.5 本章小结

第三章 典型水库滑坡时空变形特征与主控因素研究

3.1 引言

3.2 典型水库滑坡时空变形特征

3.2.1 马家沟滑坡

3.2.2 八字门滑坡

3.3 基于不同精度监测数据的白家包滑坡时空变形特征

3.3.1 地质概况

3.3.2 监测网络

3.3.3 白家包滑坡时效变形特征

3.3.4 白家包滑坡空间变形特征

3.4 白家包滑坡变形主控因素

3.4.1 基于邻域粗糙集的属性约简方法

3.4.2 白家包滑坡长期变形特征主控因素

3.4.3 白家包滑坡短期变形特征主控因素

3.5 白家包滑坡地表变形特征和变形机理

3.5.1 白家包滑坡地表位移特征

3.5.2 白家包滑坡地表变形机理

3.6 本章小结

第四章 江水干湿循环致岩石物理力学性质多尺度劣化机理研究

4.1 引言

4.2 样品描述和准备

4.3 试验与统计方法

4.3.1 试验步骤

4.3.2 试验方法

4.3.3 统计分析

4.4 试验结果

4.4.1 岩石多尺度物理性质

4.4.2 岩石宏观强度性质

4.4.3 岩石多尺度特性统计分析结果

4.5 江水干湿循环致岩石物理力学性质多尺度劣化机理

4.6 本章小结

第五章 考虑水致劣化与结构特征的岩体参数量化表征研究

5.1 引言

5.2 岩体Hoek-Brown强度准则

5.2.1 广义Hoek-Brown强度准则

5.2.2 地质强度指标GSI

5.3 基于改进贝叶斯序贯更新方法的岩体GSI量化表征

5.3.1 GSI量化表征不确定性

5.3.2 GSI表征的改进贝叶斯序贯更新方法

5.3.3 秭归盆地软硬相间地层岩体GSI量化表征

5.3.4 不同方法和数据集对GSI表征结果的影响

5.4 基于广义Hoek-Brown准则的岩体强度量化表征

5.4.1 秭归盆地软硬相间地层岩体强度量化表征

5.4.2 不同水干湿循环作用下岩体强度劣化特征

5.5 本章小结

第六章 侏罗系地层水库滑坡抗滑桩嵌固机理研究

6.1 引言

6.2 软硬相间地层抗滑桩变形和内力计算方法

6.2.1 滑坡推力计算方法

6.2.2 多层“K”法抗滑桩嵌固段变形和内力计算方法

6.2.3 抗滑桩受荷段变形和内力计算方法

6.3 软硬相间地层岩体水平地基系数

6.4 软硬相间地层抗滑桩嵌固机理

6.4.1 马家沟滑坡地质背景

6.4.2 软硬相间地层抗滑桩变形和内力响应特征

6.4.3 抗滑桩尺寸对抗滑桩嵌固机理影响

6.4.4 地层结构对抗滑桩嵌固机理影响

6.5 水类型和干湿循环周期对抗滑桩嵌固机理影响

6.6 本章小结

第七章 侏罗系地层水库滑坡抗滑桩多目标优化设计研究

7.1 引言

7.2 多层地层滑床抗滑桩多目标优化设计方法

7.2.1 滑坡-抗滑桩体系性能指标评估

7.2.2 抗滑桩多目标优化设计方法

7.3 马家沟滑坡最优抗滑桩设计

7.3.1 滑坡-抗滑桩体系参数

7.3.2 滑坡-抗滑桩体系全生命周期费用

7.3.3 马家沟滑坡抗滑桩多目标优化设计

7.4 关于最优设计和性能指标的讨论

7.4.1 性能指标和江水劣化对抗滑桩最优设计的影响

7.4.2 抗滑桩尺寸和水类型对抗滑桩性能指标的影响

7.5 本章小结

第八章 结论与展望

8.1 论文主要结论

8.2 展望

致谢

参考文献