本文選題：邊坡穩(wěn)定　切入點(diǎn)：有限元　出處：《北京交通大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：邊坡失穩(wěn)是嚴(yán)重的災(zāi)害,對人類的生命財(cái)產(chǎn)帶來重大的威脅,邊坡穩(wěn)定性分析有著重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)社會價(jià)值。邊坡穩(wěn)定的主流分析方法有條分法和有限元強(qiáng)度折減法。條分法依賴條間力假定,并且在復(fù)雜條件下存在尋找臨界滑動面的困難。而有限元強(qiáng)度折減法存在本構(gòu)模型選擇及安全系數(shù)判定準(zhǔn)則等方面的爭議。 本文探討了有限元極限平衡法分析邊坡穩(wěn)定的可能性。有限元極限平衡法是基于有限元計(jì)算應(yīng)力場的極限平衡法,它避免了條分法條間力的假定和有限元強(qiáng)度折減法安全系數(shù)判定爭議；將極限平衡分析和有限元應(yīng)力場結(jié)合,計(jì)算邊坡的安全系數(shù)。 有限元極限平衡法的思路是：首先采用有限元分析軟件計(jì)算邊坡的應(yīng)力應(yīng)變場,得出邊坡網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)和高斯點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變信息；然后根據(jù)邊坡的應(yīng)力應(yīng)變和邊坡的網(wǎng)格,采用雙線性插值,便可求出邊坡中指定的滑裂面的應(yīng)力信息,進(jìn)而根據(jù)極限平衡原理求出該滑裂面的安全系數(shù)；最后改變滑裂面的位置,搜索最危險(xiǎn)滑動面,得出邊坡的安全系數(shù)。 本文根據(jù)有限元極限平衡法的原理,利用C#語言編寫了相應(yīng)的計(jì)算程序。該程序首先讀入有限元應(yīng)力應(yīng)變場,然后對指定的直線滑面、圓弧滑面進(jìn)行安全系數(shù)計(jì)算,并實(shí)現(xiàn)了臨界滑裂面的搜索和邊坡穩(wěn)定系數(shù)的求解。 筆者將新開發(fā)的有限元極限平衡法計(jì)算程序用于土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,并將其計(jì)算結(jié)果和條分法,有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行比較,獲得了如下結(jié)論： 1.有限元極限平衡法對邊坡穩(wěn)定性評估的結(jié)果和傳統(tǒng)條分法和有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算結(jié)果相近,可以作為條分法和強(qiáng)度折減法評估邊坡穩(wěn)定性的有效補(bǔ)充。 2.有限元極限平衡法對邊坡穩(wěn)定性的評估受到有限元應(yīng)力場的影響,基于彈性解應(yīng)力場的計(jì)算結(jié)果相近于傳統(tǒng)條分法計(jì)算結(jié)果,而基于塑性解應(yīng)力場的計(jì)算結(jié)果更相近于有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算結(jié)果。 本文還進(jìn)行了大變形分析方法用于邊坡穩(wěn)定性分析的嘗試。對于變形較大的邊坡工程,采用小變形有限元的模擬往往不收斂,導(dǎo)致模擬不能進(jìn)行下去,而使用采用應(yīng)力插值和網(wǎng)格重劃分技術(shù)的Afena軟件,能夠直接模擬得到邊坡失穩(wěn)后的幾何形式,準(zhǔn)確評估邊坡穩(wěn)定的滑裂模式和和規(guī)模。
[Abstract]:Slope instability is a serious disaster, a great threat to human life and property, the slope stability analysis has important academic value and social and economic value. The slope stability analysis method is the mainstream of slice method and finite element strength reduction method. The method relies on the assumption of the force, and are difficult to find the critical slip in the face of complex conditions. And the strength reduction finite element constitutive model and the existing safety coefficient criterion of the dispute.
This paper discusses the finite element method of limit equilibrium analysis of the possibility of slope stability. The finite element method of limit equilibrium is the limit equilibrium method based on finite element calculation of the stress field, it avoids the assumption force method between finite element strength reduction method and evaluation of safety factor will be controversial; limit equilibrium analysis and finite element stress combined with the field, the calculation of safety factor of slope.
Finite element method of limit equilibrium method is: first using finite element analysis software to calculate the stress and strain field of the slope, the slope of grid nodes and Gauss stress strain information; then according to the slope and the slope should be grid strain, using bilinear interpolation, we can calculate the slope slip surface should be specified in the force information, then according to the limit equilibrium principle and calculating the slip surface safety factor; finally changed the location of slip surface, search the most dangerous sliding surface. The slope of the safety factor.
According to the principle of limit equilibrium method, using C# language to write the corresponding calculation program. The program first reads the finite element stress and strain field, and then the linear sliding surface is specified, safety factor calculation and implementation of circular slip surface, the critical slip search and slope stability coefficient of the solution.
The newly developed finite element limit equilibrium method is applied to analyze the stability of soil slope. The calculation results are compared with those of slice method and finite element strength reduction method.
1., the results of slope stability evaluation by finite element limit equilibrium method are similar to those calculated by traditional slice method and finite element strength reduction method, which can be used as an effective supplement for slope stability evaluation by slice method and strength reduction method.
Evaluation on slope stability of 2. finite element limit equilibrium method by finite element stress calculation, elastic solution of stress field results similar to the traditional slice method based on the computation results and plastic solution calculation of stress field in the phase to finite element strength reduction method based on the results.
The large deformation analysis method for slope stability analysis. Try to deformation of slope engineering is large, with small deformation finite element simulation is often not convergent, lead to carry on simulation cannot use the force interpolation and grid remeshing technology in Afena software, can be directly obtained after the geometric form of slope instability the accurate evaluation of the slope stability of sliding mode and scale.

【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU43

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本文編號：1677127